KR20130018247A - Lanthanum hexaboride sintered body, target and lanthanum hexaboride film each comprising same, and process for production of the sintered body - Google Patents

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스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤
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Abstract

6붕화란탄을 주성분으로 하고, 질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이며, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량이 0.3체적% 이하로서, 소결체의 상대 밀도가 88% 이상인 6붕화란탄 소결체, 및 당해 6붕화란탄 소결체를 이용하여 이루어지는 타깃을 사용함으로써, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막을 부여하는 스퍼터링 타깃용 등으로서 적합한 LaB6 소결체를 제공할 수 있다. The main component is lanthanum hexaboride, and the nitrogen element content is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less, and the content of impurities composed of carbon alone and / or at least two elements selected from La, C, O, and B is 0.3. LaB 6 having a high purity, high density, excellent crystallinity and good work function by using a lanthanum hexafluoroborate sintered body having a relative density of 88% or more and a target made of the lanthanum hexafluoroborate sintered body by volume% or less. LaB 6 suitable for sputtering targets giving thin films A sintered compact can be provided.

Description

6붕화란탄 소결체, 그것을 이용한 타깃, 6붕화란탄막, 및 당해 소결체의 제조 방법{LANTHANUM HEXABORIDE SINTERED BODY, TARGET AND LANTHANUM HEXABORIDE FILM EACH COMPRISING SAME, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF THE SINTERED BODY}LANTHANUM HEXABORIDE SINTERED BODY, TARGET AND LANTHANUM HEXABORIDE FILM EACH COMPRISING SAME, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF THE SINTERED BODY}

본 발명은, 6붕화란탄(LaB6) 소결체, 그것을 이용한 타깃, 6붕화란탄막, 및 상기 LaB6 소결체의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고, 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막 제조용 스퍼터링 타깃 등으로서 적합한 LaB6 소결체, 그것을 이용하여 이루어지는 타깃, 상기 타깃을 사용하여 제막(製膜)된 6붕화란탄막, 및 상기 LaB6 소결체의 효과적인 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lanthanum hexaboride (LaB 6 ) sintered body, a target using the same, a lanthanum hexahexaborate film, and a method for producing the LaB 6 sintered body. More specifically, the present invention is a LaB 6 sintered body suitable as a sputtering target for producing a LaB 6 thin film, which is high purity, dense, excellent in crystallinity and good in work function, a target formed using the same, and a film forming using the target. And (iii) a lanthanum hexaboride film and an effective method for producing the LaB 6 sintered body.

금속 붕화물은 화학적으로 안정적이고, 붕소의 함유량에 따라 다양한 전기적 특성을 나타내기 때문에 여러 가지 용도 전개가 기대되고 있다. 그 중에서 특히 6붕화란탄(LaB6)은 일함수가 작기 때문에, 전자 방출 소자나 조명 등으로 전극 재료로서의 용도 개발이 진행되고 있다. 또한, 상기 일함수란, 물질 표면으로부터 전자를 취출(取出)하는 데 필요한 최소 에너지를 말한다. 전자 방출 소자의 일함수는 작을수록 바람직하다. Since metal borides are chemically stable and exhibit various electrical properties depending on the content of boron, various application developments are expected. Among them, in particular, lanthanum hexahexaborate (LaB 6 ) has a small work function, and thus development of its use as an electrode material is being progressed by electron emission devices, lighting and the like. In addition, the said work function means the minimum energy required to take out an electron from the surface of a material. The smaller the work function of the electron emitting device is, the more preferable.

상기 LaB6은 박막으로서 사용되는 경우가 많다. 그 LaB6 박막의 제막 방법에는 다양한 방법이 검토되고 있다. 이들 방법 중에서, 치밀한 막을 제막할 수 있는 LaB6 타깃을 사용한 스퍼터링법이 적합하게 이용되고 있다. LaB6 박막은, 일함수가 작은 것이 필요하게 되고, 그를 위해서는 고순도이고 결정성이 높은 막인 것이 필요하게 된다.The LaB 6 is often used as a thin film. Various methods are examined for the film forming method of the LaB 6 thin film. Among these methods, the sputtering method is used are suitable with the LaB 6 film formation target to a dense film. It is necessary for the LaB 6 thin film to have a small work function, and for that purpose, a film of high purity and high crystallinity is required.

일반적으로 타깃은 치밀하고 고순도인 것이 필요하게 되어 있다. 종래의 LaB6 타깃은 시판되는 LaB6 분말을 소결하여 제조되어 왔다.In general, the target is required to be dense and of high purity. Conventional LaB 6 targets have been prepared by sintering commercially available LaB 6 powder.

그러나, 시판되는 LaB6 분말에는, 불순물로서 란탄 산화물, 붕소 산화물, 란탄-붕소 복합 산화물이 산소 환산으로 1.5질량% 이상, 란탄 탄화물, 붕소 탄화물이 탄소 환산으로 0.2질량% 이상 포함되어 있다. However, commercially available LaB 6 powder contains 1.5 mass% or more of lanthanum oxide, boron oxide, and lanthanum-boron complex oxide as oxygen, and 0.2 mass% or more of lanthanum carbide and boron carbide in terms of carbon.

LaB6 시판 분말 중에 포함되는 란탄 산화물 및 붕소 산화물은, 주로 대기 중의 산소에 의해 LaB6이 산화된 것이다. LaB6 시판 분말의 공업적인 제조 프로세스에서는, 합성된 분말을 소결체 원료로서 적합한 입자경으로 분쇄하는 프로세스가 필요하기 때문에, 완전하게 대기를 차단하여 취급하는 것은, 현실적으로 불가능하다. 이 분쇄에 의해 새롭게 생성되는 파단면 부분이 대기 중의 산소와 반응하여, 란탄 산화물 및 붕소 산화물이 된다.Lanthanum oxide and boron oxide contained in the LaB 6 commercially available powder is mainly LaB 6 is oxidized by oxygen in atmosphere. The LaB 6 industrial production of a commercially available powder process, the handling of the blocks, a completely air because it requires a process of grinding with a suitable particle size for the composite powder as a sintered material, it is not practical. The fracture surface portion newly produced by this pulverization reacts with oxygen in the atmosphere to form lanthanum oxide and boron oxide.

또, LaB6 시판 분말 중에 포함되는 란탄-붕소 복합 산화물은, LaB6 시판 분말의 합성 시에, 각종 La 원료에 포함되어 있는 란탄 산화물과 B 원료에 포함되어 있는 붕소 산화물이 반응하여 생성된 것이다.In addition, the lanthanum contained in the LaB 6 commercially available powder-boron complex oxide, is a LaB to the synthesis of six commercially available powder, contained in the lanthanum oxide and the B material included in the various La raw material boron oxide are reacted to produce that.

한편, 란탄 탄화물 및 붕소 탄화물은, 합성 시에 첨가된 탄소에 기인하여 생성된다. 당해 탄소는, 합성 시에 각종 La 원료로부터 B와 반응 가능한 금속 La 상태로 환원하기 위하여 첨가되어 있다. 통상은 완전히 La를 반응시키기 위하여 과잉으로 탄소가 첨가되어 있기 때문에, 잔류한 탄소가 La, B와 반응하여 란탄 탄화물 및 붕소 탄화물이 된다. 이들 탄화물의 생성도 피하는 것은 현실적으로는 불가능하다. 따라서, 공업적 제조 방법에 의해 제조된 LaB6 시판 분말 중에, 란탄 산화물, 붕소 산화물, 란탄-붕소 복합 산화물, 란탄 탄화물, 붕소 탄화물이나, 잔류 탄소가 함유되는 것을 피하는 것은 매우 곤란하다.On the other hand, lanthanum carbide and boron carbide are produced due to the carbon added at the time of synthesis. The said carbon is added in order to reduce | restore to the metal La state which can react with B from various La raw materials at the time of synthesis | combination. Usually, since carbon is added excessively in order to fully react La, remaining carbon reacts with La and B, and it becomes lanthanum carbide and boron carbide. It is not practical to avoid the production of these carbides. Therefore, LaB 6 in the commercially available powder produced by the industrial production method, lanthanum oxide, boron oxide, lanthanum - it is very difficult to avoid that the boron compound oxide, lanthanum carbide, boron carbide, or carbon-containing residue.

이들 LaB6 분말 중에 포함되는 불순물은 소결 온도로 가열해도 제거할 수 없고, LaB6 소결체의 입계에 잔존한다. 그 때문에 시판 LaB6 분말을 이용하여 제조한 현상(現狀)의 LaB6 소결체에는, 원료 분말 유래의 불순물이 적어도 3체적% 포함된다. 또, 타깃 중에 포함되는 불순물은 그대로 스퍼터막으로 도입된다. 상기의 불순물은 LaB6보다 일함수가 크기 때문에, 이러한 불순물이 포함되어 있는 LaB6막에서는, 일함수가 커진다.Impurities contained in these LaB 6 powders cannot be removed even when heated to the sintering temperature, and remain at the grain boundaries of the LaB 6 sintered body. Therefore, the developed LaB 6 sintered compact manufactured using commercially available LaB 6 powder contains at least 3 volume% of impurities derived from the raw material powder. In addition, impurities contained in the target are introduced into the sputtered film as they are. In the impurities, because the work function greater than the LaB 6, LaB 6 film that contains such impurities, the greater the work function.

따라서, LaB6 시판 분말을 소결하여 제조한 종래의 LaB6 타깃을 사용하면, 얻어지는 LaB6막은 불순물 함유량이 많아지고, 그 결과, 막의 일함수가 커진다는 문제가 있었다.Therefore, when the conventional LaB 6 target manufactured by sintering LaB 6 commercial powder is used, the LaB 6 film obtained has a problem that the impurity content increases, and as a result, the work function of the film increases.

타깃 중의 불순물 함유량을 저감시키기 위해서는, 순도가 높은 LaB6 분말을 소결하는 방법이 유효하다. LaB6 분말 중의 함유 불순물은, 무기산 중에서 가열 세정함으로써 효과적으로 제거할 수 있다. 상기 산 세정에 의해 고순도화된 타깃을 사용함으로써, 불순물 함유량이 적은 LaB6막을 제막할 수 있게 된다.In order to reduce the impurity content in the target, a method of sintering LaB 6 powder having high purity is effective. Containing impurities in LaB 6 powder can be effectively removed by heating and washing in an inorganic acid. By using the target highly purified by the above acid washing, a LaB 6 film having a low impurity content can be formed.

한편, LaB6 박막은 전자 방출 소자, 전극 재료 등으로의 적용이 검토되고 있다. 이 LaB6 박막의 제막 기판(基板)에는 주로써, 금속 기판, 유리 기판, Si 웨이퍼 등이 이용되고 있다. 이들 기판에, 고순도화된 LaB6 소결체를 타깃에 적용하여 제막한 경우, 얻어진 막은 순도가 높아지지만 결정성이 나쁘고, 막이 벗겨지기 쉬워지며, 일함수가 높다는 문제가 있었다.On the other hand, application of the LaB 6 thin film to an electron emission device, an electrode material, and the like has been studied. Film-forming substrate (基板) of the LaB 6, the thin film is used such as a week, a metal substrate, a glass substrate, a Si wafer. When the highly purified LaB 6 sintered compact was applied to these targets and formed into a film, the obtained film had high purity but poor crystallinity, easy peeling off of the film, and high work function.

일반적으로 스퍼터링에 의하여 제막 기판과 다른 조성이나 결정 구조를 가지는 막을 제막한 경우, 기판과 막의 물성의 차이에 의해 스퍼터막 내에 내부 응력이 발생하여, 막의 결정성이 나빠진다.In general, when a film having a composition or crystal structure different from that of a film forming substrate is formed by sputtering, an internal stress is generated in the sputtered film due to a difference in physical properties of the film and the film, resulting in poor crystallinity of the film.

이 현상은 LaB6 스퍼터막에서도 발생하고, 기판의 재질에 의존하는 것이며, LaB6과 비교하여 열팽창률이나 격자 정수가 크게 다른 기판을 사용하는 경우에는 이 경향이 현저하다. 막의 내부 응력이 크면 LaB6막의 결정성이 나빠진다. 막의 결정성과 일함수에는 관련이 있음이 알려져 있고, 결정성의 저하는 일함수의 증대로 이어진다. 나아가서는 막의 내부 응력이 크면 기판으로부터 막이 벗겨지기 쉬워지기 때문에, 제막을 할 수 없게 된다.This phenomenon also occurs in the LaB 6 sputtered film and depends on the material of the substrate, and this tendency is remarkable when a substrate having a significantly different thermal expansion coefficient and lattice constant is used compared to LaB 6 . A large internal stress of the film deteriorates the crystallinity of the LaB 6 film. It is known that there is a relationship between the crystallinity and the work function of the film, and the decrease in the crystallinity leads to an increase in the work function. Furthermore, when the internal stress of the film is large, the film is likely to peel off from the substrate, so that the film cannot be formed.

LaB6 스퍼터막 내에 LaB6과 기판의 열팽창률이나 격자 정수차를 완화할 수 있는 불순물이 포함되어 있으면, 막 내부 응력을 저감시킬 수 있다. If the LaB 6 sputtered film contains impurities that can alleviate the thermal expansion coefficient and lattice constant difference between LaB 6 and the substrate, the internal stress of the film can be reduced.

그러나, 이러한 불순물은 LaB6보다 일함수가 크다. 그 때문에, LaB6막에 불순물이 포함되어 있으면, 막의 내부 응력은 완화되지만, 일함수가 높아지는 것을 피할 수 없다.However, these impurities have a larger work function than LaB 6 . For this reason, if the LaB 6 film contains impurities, the internal stress of the film is relaxed, but the work function cannot be increased.

따라서 일함수를 크게 하는 불순물이 포함되어 있지 않고, 또한 LaB6과 기판의 열팽창차가 완화된, 밀착성이나 결정성이 높은 LaB6 스퍼터막을 제조할 수 있는 타깃 재료가 요망되고 있다.Therefore, there is a demand for a target material capable of producing a LaB 6 sputtered film having high adhesion and crystallinity, in which impurities which increase the work function are not contained and the thermal expansion difference between LaB 6 and the substrate is reduced.

한편, LaB6은 난(難)소결성이기 때문에, 시판 분말을 소결하여 제조한 종래의 LaB6 타깃은 80% 정도의 상대 밀도밖에 없고, 다량의 공공(空孔)을 포함하고 있다. 이 공공 내에는, 통상 유기 성분, 수분 등이 흡착되어 있다. 이 유기 성분이나 수분은 스퍼터링 시에 진공 챔버 내로 방출되어서, 챔버를 오염시키거나, 스퍼터막에 도입되어서 막의 성능 저하를 일으킨다는 문제가 있다. 이 공공의 영향을 억제하기 위해서는, LaB6 스퍼터 타깃의 경우, 상대 밀도가 88% 이상인 것이 바람직하다.On the other hand, since LaB 6 is poorly sintered, the conventional LaB 6 target produced by sintering a commercial powder has only a relative density of about 80% and contains a large amount of voids. In this cavity, organic components, moisture, and the like are usually adsorbed. This organic component or moisture is released into the vacuum chamber during sputtering, contaminating the chamber, or introduced into the sputtering film, causing a problem of degrading the performance of the film. In order to suppress the influence of the public, in the case of the LaB 6 sputter target, it is preferable that the relative density of not less than 88%.

소결체의 치밀화를 행하는 방법으로서, 소결 조제(助劑)를 붕화란탄 분말에 첨가하여, 소결을 행하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 2 참조). 이 경우, 통상 소결 조제로서 금속 산화물이 사용되기 때문에, 금속 산화물이 소결 후에도 소결체 중에 불순물로서 잔존한다. 이 소결체를 타깃재로서 사용하였을 때에, 소결체 내의 불순물이, 스퍼터막에 도입되어서 막의 성능 저하를 야기한다는 문제가 있다.As a method of densifying a sintered compact, there exists a method of adding a sintering adjuvant to lanthanum boride powder and performing sintering (for example, refer patent document 1 and 2). In this case, since metal oxide is usually used as a sintering aid, the metal oxide remains as impurities in the sintered body even after sintering. When this sintered compact is used as a target material, there exists a problem that the impurity in a sintered compact is introduce | transduced into a sputtering film, and causes the performance of a film to fall.

다른 한편, 금속 붕화물을 이용한 스퍼터링용 타깃으로서, 붕화하프늄, 붕화티탄, 붕화텅스텐, 붕화란탄에서 선택된 1종 이상을 주성분으로 하는 스퍼터링용 타깃이고, 당해 타깃의 소결체 밀도비가 80% 이상이며, 또한, 그 결정 입경이 50㎛ 이하인 스퍼터링용 타깃, 및 그 제조 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).On the other hand, as a sputtering target using a metal boride, it is a sputtering target whose main component is one or more selected from hafnium boride, titanium boride, tungsten boride, and lanthanum boride, and the sintered compact density ratio of the said target is 80% or more, and also The target for sputtering whose crystal grain diameter is 50 micrometers or less, and its manufacturing method are disclosed (for example, refer patent document 3).

이 기술은, 타깃의 입자 사이의 공극을 대폭 감소시켜서, 당해 타깃의 상대 밀도를 향상시킴으로써, 고밀도의 붕화물 타깃으로 하는 것이다. 그러나, 이 기술은, 이 타깃을 사용하여 생산된 제품의 양산성을 향상시키기 위한 기술로서, 타깃의 고순도화에 대해서는, 전혀 언급되어 있지 않다.This technique makes a high density boride target by greatly reducing the space | gap between the particle | grains of a target, and improving the relative density of the said target. However, this technique is a technique for improving the mass productivity of the product produced using this target, and there is no mention at all about the high purity of a target.

일본 공개특허 소61-261272호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 61-261272 일본 공개특허 평4-228474호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 4-228474 일본 공개특허 평6-248446호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-248446

본 발명자들은, 스퍼터링용 타깃의 구성 재료로서 적합한 고순도이면서 고밀도(고치밀성)의 금속 붕화물 소결체, 특히 일함수가 작은 붕화란탄 박막을 얻을 수 있는 붕화란탄 소결체의 효과적인 제조 방법에 대하여 연구를 거듭하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 순도가 높은 붕화란탄 소결체를 얻기 위해서는 무기산 중에서 세정한 붕화란탄 분말을 소결하는 방법이 유효하다는 지견을 얻었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors conducted the research about the effective manufacturing method of the high purity, high density (high-density) metal boride sintered compact which is suitable as a constituent material of the target for sputtering, and the lanthanum boride sintered compact which can obtain a lanthanum boride thin film with a small work function. . As a result, the present inventors have found that the method of sintering lanthanum boride powder washed in an inorganic acid is effective in order to obtain lanthanum boride sintered compact with high purity.

구체적으로는, 금속 붕화물 분말을 무기산으로 세정하는 경우, 불순물 산화물로서 포함되어 있는 금속 산화물, 붕소 산화물, 금속-붕소 복합 산화물은 무기산에 용해되지만, 불순물 탄화물로서 포함되어 있는 금속 탄화물, 붕소 탄화물은 무기산에는 용해되지 않는다. 본 발명자들은, 금속 붕화물 분말을 대기 중에서, 특정한 온도로 가열함으로써, 불순물 탄화물을 산화하여 산화물로 하고, 이 산화 처리를 행한 분말을 산 세정함으로써 산화물화된 불순물을 제거할 수 있음을 발견하였다. Specifically, when the metal boride powder is washed with an inorganic acid, the metal oxide, boron oxide, and metal-boron complex oxide contained as impurity oxides are dissolved in the inorganic acid, but the metal carbides and boron carbides contained as impurity carbides Insoluble in inorganic acids. The present inventors have found that by heating a metal boride powder to a specific temperature in the air, an oxidized impurity carbide is oxidized to an oxide, and the oxide oxidized impurities can be removed by acid cleaning the powder subjected to the oxidation treatment.

그러나, 상기 기술로 얻은 고순도화된 LaB6 소결체로 이루어지는 타깃을 사용하여 형성된 LaB6 스퍼터막은, 적용 가능한 기판이 한정되어, 상기 서술한 바와 같이 제막 기판과 LaB6의 물성이 크게 다른 경우, 얻어지는 스퍼터막의 특성이 충분하지는 않았다.However, in the LaB 6 sputtering film formed using the target which consists of a highly purified LaB 6 sintered compact obtained by the said technique, the applicable board | substrate is limited and the sputter | spatter obtained when the physical property of a film forming board | substrate and LaB 6 differs greatly as mentioned above. The properties of the membrane were not sufficient.

본 발명은, 이러한 상황 하에서 이루어진 것으로서, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고, 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막 제조용의 스퍼터링 타깃 등으로서 적합한 LaB6 소결체, 그것을 이용하여 이루어지는 타깃, 상기 타깃을 사용하여 제막된 6붕화란탄막, 및 상기 LaB6 소결체의 효과적인 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made under such a situation, and a LaB 6 sintered body suitable as a sputtering target for producing a LaB 6 thin film having high purity, high density, excellent crystallinity, and good work function, a target using the same, and the target are used. It is an object of the present invention to provide an lanthanum hexaboride film formed by forming a film and an effective method for producing the LaB 6 sintered body.

상기 서술한 바와 같이 일반적으로 스퍼터링에 의하여 제막 기판과 다른 조성이나 결정 구조를 가지는 막을 제막한 경우에는, 기판과 막의 물성의 차이에 의해 스퍼터막 내에 내부 응력이 발생하고, 막의 결정성이 나빠져서, 막의 박리가 발생한다.As described above, in general, when a film having a composition or crystal structure different from that of a film forming substrate is formed by sputtering, an internal stress is generated in the sputter film due to the difference in physical properties of the film and the film, resulting in poor crystallinity of the film. Peeling occurs.

본 발명자들은, 타깃용의 소결체 중에 다른 원소를 고용(固溶)시킴으로써, LaB6 결정 격자 내에 변형이 발생하고, 이 변형이 스퍼터 제막 시의 내부 응력을 완화시키는 것에 착안하여, 예의 연구를 거듭한 결과, LaB6 소결체에 질소를 고용시킴으로써 스퍼터막의 내부 응력을 완화할 수 있음을 발견하였다.The present inventors, by employing the (固溶) to the other elements in the sintered body for a target, variations occur in the LaB 6 crystal lattice, and by the deformation target is to relieve the internal stress at the time of sputtering film formation, intensive studies As a result, it was found that the internal stress of the sputtered film can be alleviated by dissolving nitrogen in the LaB 6 sintered body.

또, LaB6의 일함수를 크게 하는 불순물이 LaB6과의 혼합물로서 존재하는 것과 달리, 상기 질소는 LaB6 소결체의 격자 내에 고용된다. 이러한 질소가 고용된 LaB6 소결체를 타깃에 이용함으로써, 질소가 고용한 LaB6 스퍼터막이 제막된다. 스퍼터막 내의 질소 고용량은, 타깃용의 LaB6 소결체 중의 질소 고용량과 반드시 일치하는 것은 아니지만, 타깃용의 LaB6 소결체 중의 질소 함유량을 0.1질량% 이상 3.0질량% 이하로 함으로써 LaB6 스퍼터막의 결정성이 높아지는 것이 발견되었다.In addition, unlike an impurity to increase the work function of the LaB 6 present as a mixture of the LaB 6, the nitrogen is employed in a grid of sintered LaB 6. By using the LaB 6 sintered compact in which such nitrogen solution was dissolved as a target, the LaB 6 sputtered film which nitrogen solution dissolved was formed into a film. Is by sputtering the nitrogen content of the LaB 6 sintered for nitrogen capacity is not necessarily consistent with the nitrogen capacity of the LaB 6 sintered body for a target, but the target in the film in a range from 0.1 mass% to 3.0 mass% LaB 6 sputter film crystalline It was found to be high.

또한, 질소의 함유량을 상기 범위로 함과 함께, 탄소 단체(單體), 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량을 0.3체적% 이하로 한 LaB6 소결체는, 고순도이고, 상대 밀도가 88% 이상의 치밀성을 가지며, 결정성이 우수하고, 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막을 제조하기 위한 스퍼터링 타깃 등으로서 적합한 것이 발견되었다.In addition, while the content of nitrogen is in the above range, the content of impurities composed of at least two elements selected from carbon single particles and / or La, C, O and B is 0.3 vol% or less. The LaB 6 sintered compact has been found to be suitable as a sputtering target for producing a LaB 6 thin film having high purity, a relative density of 88% or more, excellent crystallinity, and good work function.

이 LaB6 소결체는, LaB6 분말을 원료로서 사용하여, 특정한 공정을 실시함으로써 효과적으로 제조할 수 있다.This LaB 6 sintered compact can be manufactured effectively by performing a specific process using LaB 6 powder as a raw material.

본 발명은, 이러한 지견에 의거하여 완성된 것이다.This invention is completed based on this knowledge.

즉, 본 발명은,That is, the present invention,

[1] 질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이고, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량이 0.3체적% 이하로서, 소결체의 상대 밀도가 88% 이상인 것을 특징으로 하는 6붕화란탄 소결체,[1] The nitrogen element content is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less, and the content of impurities composed of at least two elements selected from carbon alone and / or La, C, O and B is 0.3 vol% or less, A lanthanum tetraborate sintered compact, wherein the relative density of the sintered compact is 88% or more,

[2] 탄소 함유량이 0.1질량% 미만이고, 또한 산소 함유량이 1.0질량% 미만인 [1]에 기재된 6붕화란탄 소결체,[2] the lanthanum tetraborate sintered body according to [1], wherein the carbon content is less than 0.1% by mass and the oxygen content is less than 1.0% by mass,

[3] 격자 정수가 4.1570Å 이상 4.1750Å 이하인 [1] 또는 [2]에 기재된 6붕화란탄 소결체,[3] the lanthanum hexaboride sintered body according to [1] or [2], wherein the lattice constant is 4.1570 GPa or more and 4.1750 GPa or less;

[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 6붕화란탄 소결체를 이용한 것을 특징으로 하는 타깃, [4] a target using the lanthanum hexaboride sintered compact according to any one of [1] to [3],

[5] [4]에 기재된 타깃을 스퍼터링함으로써 제막된, 자외선 광전자 분광법에 의한 일함수가 3.1eV 이하인 6붕화란탄막,[5] a lanthanum hexaboride film having a work function of 3.1 eV or less formed by sputtering a target according to [4], by ultraviolet photoelectron spectroscopy,

[6] (a) 6붕화란탄 분말을, 대기 중에서 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도로 가열 처리하는 공정, (b) 상기 (a) 공정에서 얻어진 6붕화란탄 분말의 가열 처리물을 산처리하는 공정, 및 (c) 상기 (b) 공정에서 얻어진 6붕화란탄 분말의 산처리물을, 질소 가스 분위기 하에 있어서, 온도 1800℃ 이상, 압력 30MPa 이상의 조건으로 소결하는 공정을 포함하고, 또한 상기 (b) 공정에 있어서, 얻어지는 6붕화란탄 분말의 산처리물 중의 산소 함유량을 1.0질량% 미만으로, 또한 탄소 함유량을 0.1질량% 미만으로 조정하는 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법,[6] (a) Heat treatment of lanthanum hexaboride powder at temperature of 600 ° C or higher and 800 ° C or lower in air, (b) Acid treatment of heat treated product of lanthanum hexaboride powder obtained in step (a) And a step of (c) sintering the acid treated product of the lanthanum hexaboride powder obtained in the step (b) under a gas atmosphere of nitrogen at a temperature of 1800 ° C. or higher and a pressure of 30 MPa or higher. In the step), the oxygen content in the acid treated product of the obtained lanthanum hexaboride powder is adjusted to less than 1.0 mass%, and the carbon content is adjusted to less than 0.1 mass%, to any one of [1] to [3]. The manufacturing method of the lanthanum 6 boron sintered compact described,

[7] 상기 (b) 공정 후의 6붕화란탄 분말의 산처리물은, 평균 입경이 1㎛ 이상 5㎛ 이하이고, 상기 (b) 공정과 (c) 공정 사이에, 추가로 (b') 공정으로서, 상기 산처리물을, 평균 입경이 50㎚ 이상 500㎚ 이하의 미세 6붕화란탄 분말과 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정을 가지고 있으며, 상기 (c) 공정에 있어서, 상기 혼합 분말을 상기 조건으로 소결하는 [6]에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법,[7] The acid treated product of the lanthanum hexaboride powder after the step (b) has an average particle diameter of 1 µm or more and 5 µm or less, and further (b ') between the steps (b) and (c). As the above step, the acid treated material is mixed with fine lanthanum hexafluoride powder having an average particle diameter of 50 nm or more and 500 nm or less to obtain a mixed powder. In the step (c), the mixed powder is subjected to the above conditions. The manufacturing method of the lanthanum tetraborate sintered compact as described in [6] which sinters,

[8] 상기 (b') 공정에 있어서, 상기 산처리물의 질량 MN과 상기 미세 6붕화란탄 분말의 질량 MS를, 질량비(MN/MS)가 97/3 내지 70/30의 비율로 혼합하는 [7]에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법,[8] In the step (b '), the mass M N of the acid treated product and the mass M S of the fine lanthanum hexaboride powder have a mass ratio (M N / M S ) of 97/3 to 70/30. Method for producing lanthanum tetraboride sintered body as described in [7],

[9] 상기 미세 6붕화란탄 분말이, 란탄 함유 화합물과 붕소 함유 화합물을, 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 하에서, 1200℃ 이상 1500℃ 이하의 온도로 열환원 처리한 후, 얻어진 생성물 중의 불순물을 저감시키는 처리를 실시한 것인 [7] 또는 [8]에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법,[9] The fine lanthanum hexafluoride powder is used to reduce impurities in the obtained product after thermal reduction treatment of the lanthanum-containing compound and the boron-containing compound at a temperature of 1200 ° C to 1500 ° C in a vacuum or in an inert gas atmosphere. The manufacturing method of the lanthanum tetraborate sintered compact as described in [7] or [8] which was processed,

[10] 6붕화란탄 소결체가 타깃용의 소결체인 [7] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법,[10] The method for producing a lanthanum hexaboride sintered body according to any one of [7] to [9], wherein the lanthanum hexaboride sintered body is a sintered body for a target;

을 제공하는 것이다.To provide.

본 발명에 의하면, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고, 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막을 제조하기 위한 스퍼터링 타깃 등으로서 적합한 LaB6 소결체, 그것을 이용하여 이루어지는 타깃, 상기 타깃을 사용하여 제막된 6붕화란탄막 및 상기 LaB6 소결체의 효과적인 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a LaB 6 sintered body suitable as a sputtering target or the like for producing a LaB 6 thin film having high purity, compactness, excellent crystallinity and good work function, a target formed using the same, and a film formed by using the target It is possible to provide an lanthanum hexaboride film and an effective method for producing the LaB 6 sintered body.

도 1은 실시예 1의 LaB6 소결체의 SEM 사진이다.
도 2는 비교예 3의 LaB6 소결체의 SEM 사진이다.
1 is an SEM photograph of a LaB 6 sintered body of Example 1. FIG.
2 is a SEM photograph of a LaB 6 sintered body of Comparative Example 3. FIG.

먼저, 본 발명의 LaB6 소결체에 대하여 설명한다.First, the LaB 6 sintered compact of this invention is demonstrated.

[LaB6 소결체][LaB 6 sintered body]

본 발명의 LaB6 소결체는, 질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이고, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량이 0.3체적% 이하로서, 소결체의 상대 밀도가 88% 이상인 것을 특징으로 한다.LaB 6 sintered body of the present invention has a nitrogen element content of 0.1% by mass or more and 3% by mass or less, and the content of impurities composed of at least two kinds of elements selected from carbon alone and / or La, C, O and B is 0.3. As a volume% or less, the relative density of a sintered compact is 88% or more, It is characterized by the above-mentioned.

(질소 원소의 LaB6 소결체 격자 내로의 고용)(Solution of nitrogen element into LaB 6 sintered lattice)

일반적으로, 스퍼터링에 의하여 제막 기판과 다른 조성이나 결정 구조를 가지는 막을 제막한 경우에는, 기판과 막의 물성의 차이에 의해 스퍼터막 내에 내부 응력이 발생하고, 막의 결정성이 나빠져서, 막의 박리가 발생하는 등의 문제가 생긴다.In general, when a film having a composition or crystal structure different from that of a film forming substrate is formed by sputtering, an internal stress is generated in the sputtered film due to a difference in physical properties of the substrate and the film, resulting in poor crystallinity of the film, resulting in peeling of the film. Problems occur.

본 발명의 LaB6 소결체는, 이러한 문제에 대처하기 위하여, 당해 소결체의 LaB6 결정 격자 내에 질소 원소를 고용시키고, 스퍼터막 내의 내부 응력을 완화시켜서, 결정성을 개선시킨 것이다. 본 발명의 LaB6 소결체에 있어서의 질소 원소의 함유량은, 0.1질량% 이상 3.0질량% 이하일 것을 요한다. 이 질소 함유량이 0.1질량% 미만에서는 LaB6 결정 격자의 변형이 작고, 제막 기판과 LaB6막의 물성차에 의해 생기는 막 내부 응력을 충분히 완화시킬 수 없기 때문에 LaB6 스퍼터막의 결정성이 개선되지 않는다. 또, 질소 함유량이 3질량%를 넘으면, LaB6 결정 격자의 변형이 완화될 수 있는 막 내부 응력 이상으로 커져서, LaB6 스퍼터막의 결정성이 나빠진다. 이러한 관점에서, 당해 질소 원소의 함유량은, 0.1질량% 이상 2.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.2질량% 이상 1.0질량% 이하인 것이 더 바람직하다.In order to cope with such a problem, the LaB 6 sintered body of the present invention has a solid solution of nitrogen in the LaB 6 crystal lattice of the sintered body, relieves internal stress in the sputtered film, and improves crystallinity. The content of the nitrogen element in the LaB 6 sintered body of the present invention, requires that 0.1 mass% to 3.0 mass% or less. If the nitrogen content is less than 0.1% by mass, the deformation of the LaB 6 crystal lattice is small and the film internal stress caused by the difference in physical properties between the film forming substrate and the LaB 6 film cannot be sufficiently relaxed, so that the crystallinity of the LaB 6 sputtered film is not improved. Further, the nitrogen content is more than 3 mass%, LaB 6 modifications may be reducing film becomes large over the internal stress in the crystal lattice, it deteriorates the LaB 6 film is sputter crystallinity. From such a viewpoint, it is preferable that content of the said nitrogen element is 0.1 mass% or more and 2.0 mass% or less, and it is more preferable that they are 0.2 mass% or more and 1.0 mass% or less.

질소 원소는, 주기표(장주기형) 15족에 속하는 원소이다. 질소 원소 이외의 다른 15족 원소(P, As, Sb, Bi)는 LaB6 고용되지 않거나, 고용되었다고 해도, 질소를 고용시킨 것과 동일한 결과는 얻어지지 않는다. 이 이유는, 질소 원소 이외의 다른 15족 원소는 van der waals 반경이 현저하게 크기 때문에, 질소 원소 이외의 15족 원소가 존재하면, LaB6 결정 격자의 변형이 너무 커져서, 제막 기판과 LaB6막의 특성차에 의해 발생하는 막 내 응력을 완화시킬 수 없게 되기 때문이라고 생각된다. 한편, Van der waals 반경이 작은 질소는 LaB6의 결정 격자 내에 비교적 간단하게 고용된다.The nitrogen element is an element belonging to group 15 of the periodic table (long form). 15 other than the nitrogen element group element (P, As, Sb, Bi ) is a LaB 6 Even if not employed or employed, the same results as those employed with nitrogen are not obtained. The reason is that, since the other 15 elements are van der waals radius is significantly sizes other than the nitrogen atom, when the Group 15 element other than nitrogen element exists, LaB 6 is too large, variation of the crystal lattice, film-forming substrate and a LaB 6 film It is considered that the stress in the film generated by the characteristic difference cannot be relaxed. On the other hand, nitrogen having a small van der waals radius is relatively simply dissolved in the crystal lattice of LaB 6 .

또, 15족 원소는 LaB6과 비교하여 일함수가 크기 때문에, 고용할 수 없는 15족 원소가 LaB6막 내에 존재하고 있으면 일함수가 커진다. 그러나, 질소 원소의 고용량이 소량이면, 결정 구조가 크게 변화되지 않기 때문에, LaB6의 일함수에 영향을 거의 주지 않음을 알았다.In addition, group 15 elements, since the work function of the size compared with the LaB 6, the group 15 elements that can not be employed the greater the work function, and if present in the LaB 6 film. However, it was found that a small amount of nitrogen element has little effect on the work function of LaB 6 because the crystal structure does not change significantly.

따라서, 질소를 고용시킴으로써 일함수에 영향을 주지 않고, 스퍼터막의 내부 응력을 완화시킬 수 있다.Therefore, by dissolving nitrogen, the internal stress of the sputtered film can be alleviated without affecting the work function.

또한, LaB6 소결체에 질소가 고용되는 경우, 기본적으로는 LaB6 결정 격자의 원자 간극에 질소가 침입하는 침입형 고용체가 된다. 침입형 고용체를 형성하는 경우, 무고용체와 비교하여 격자 정수가 커진다. 그래서, LaB6 소결체의 격자 정수를 XRD(X선 회절법)에 의해 평가함으로써, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것을 확인할 수 있다. In addition, when nitrogen is dissolved in the LaB 6 sintered body, it basically becomes an invasive solid solution in which nitrogen invades the atomic gap of the LaB 6 crystal lattice. In the case of forming an invasive solid solution, the lattice constant becomes large compared with the solid solution. Therefore, by evaluating the lattice constant of the LaB 6 sintered compact by XRD (X-ray diffraction method), it can be confirmed that the nitrogen element is dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

질소 원소 함유량과 LaB6 소결체의 격자 정수의 사이에는 반드시 일정한 관계가 성립하는 것은 아니지만, 당해 질소 원소의 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하인 경우, LaB6 소결체의 격자 정수를 4.1570Å 이상 4.1750Å 이하로 제한하는 것이, 결정성이 우수한 스퍼터막을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다. 상기 질소 원소의 함유량이 1질량% 이하인 경우에는, 격자 정수가 4.1590Å 이하이면, 더욱 결정성이 좋은 LaB6 스퍼터막을 얻을 수 있기 때문에, 더 바람직하다.Nitrogen element content and the LaB case between the lattice constant of the sintered body 6 is not necessarily that a constant relationship is established, the art is the content of nitrogen element at least 0.1% by weight 3% by mass or less, more than the lattice constant of 4.1570Å LaB 6 sintered 4.1750Å Limiting to the following is preferable at the point which can obtain the sputter film excellent in crystallinity. If less than 1 mass%, the content of the nitrogen element, since the lattice constant is equal 4.1590Å less, more crystallinity is obtained LaB 6 film is good sputtering, is more preferable.

또, LaB6 소결체 중의 질소 원소 함유량은, 분쇄한 소결체를 그라파이트 도가니 내에 넣고, 연소관 내에서 He 가스 중에서 가열 융해시키고, 발생한 가스 중의 질소를 열전도도법에 의해 측정함으로써 확인할 수 있다. In addition, the nitrogen element content in the sintered body is LaB 6, into the pulverized sintered body in a graphite crucible and heated in a He gas and melting in the combustion tube can be confirmed by measuring the nitrogen in the generated gas by a thermally conductive projection.

LaB6 소결체의 격자 내에 질소 원소를 고용시키는 방법에 대해서는, 후술하는 본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법에 있어서 상세하게 설명한다.For the method of employing the nitrogen element in the lattice of the LaB 6 sintered body will be described in detail the method of manufacturing a LaB 6 sintered body of the present invention described below.

(불순물)(impurities)

본 발명의 LaB6 소결체는, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량이 0.3체적% 이하일 것을 요한다.The LaB 6 sintered body of the present invention requires that the content of impurities composed of carbon alone and / or at least two elements selected from La, C, O and B be 0.3 vol% or less.

상기 불순물 함유량이 0.3체적%를 넘으면, 당해 LaB6 소결체를 이용하여 얻어진 타깃 중의 불순물 함유량이 많아진다. 그 결과 스퍼터막에도 불순물이 도입되어, 순도가 높고, 결정성이 우수한 LaB6막이 얻어지지 않는다. 바람직한 불순물 함유량은 0.2체적% 이하이고, 더 바람직하게는 0.1체적% 이하이다.Wherein the impurity content exceeds 0.3% by volume, it is much the impurity content in the target obtained with the art LaB 6 sintered body. As a result, impurities are also introduced into the sputtered film, whereby a LaB 6 film having high purity and excellent crystallinity cannot be obtained. Preferable impurity content is 0.2 volume% or less, More preferably, it is 0.1 volume% or less.

또한, 당해 LaB6 소결체에 있어서의 불순물 함유량은, SEM 관찰에 의해, 시야 내의 불순물상의 면적비로부터 구한 값이다. 1시야의 크기는, 720㎛×940㎛이며, 20시야의 관찰값을 합계하여, 당해 면적비를 구하였다.Further, the impurity content is, the value observed by a SEM, calculated from the area ratio on the impurities in the field of view of the art LaB 6 sintered body. The size of one field of view was 720 micrometers x 940 micrometers, and the observation value of 20 fields was summed and the said area ratio was calculated | required.

당해 LaB6 소결체에 있어서의 상기 불순물 함유량은, LaB6 소결체 중의 산소 함유량 및 탄소 함유량으로서 나타낼 수 있으며, 산소 함유량은 바람직하게는 1.0질량% 미만이고, 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이며, 또한 탄소 함유량은 바람직하게는 0.1질량% 미만이고, 더 바람직하게는 0.05질량% 이하이다.The impurity content in the art LaB 6 sintered body, LaB 6 can be expressed as the oxygen content and carbon content in the sintered body, the oxygen content is preferably less than 1.0% by mass, and more preferably not more than 0.5% by mass and carbon Preferably content is less than 0.1 mass%, More preferably, it is 0.05 mass% or less.

또한, 상기 불순물에 기초하는 산소 함유량 및 탄소 함유량은, 이하에 나타내는 방법으로 측정한 값이다.In addition, oxygen content and carbon content based on the said impurity are the values measured by the method shown below.

먼저, LaB6 소결체 시료를 파쇄분(破碎粉)으로 하여, 측정 시료로 한다. 산소 함유량은, 그라파이트 도가니 중의 측정 시료를 불활성 가스 분위기에서 가열하고, 측정 시료로부터 분해 혹은 해리한 산소를 탄소와 반응시켜서, 생성된 일산화탄소 혹은 이산화탄소를 적외선 흡광도로 정량하는 방법, 즉 통상 불활성 가스 용융법이라고 불리는 방법에 의해 측정한다.First, a LaB 6 sintered compact sample is used as a crushed powder, and it is set as a measurement sample. The oxygen content is a method of heating a measurement sample in a graphite crucible in an inert gas atmosphere, reacting oxygen decomposed or dissociated from the measurement sample with carbon, and quantifying the generated carbon monoxide or carbon dioxide by infrared absorbance, that is, usually an inert gas melting method. It measures by the method called.

또, 탄소 함유량은, 석영관 형상 노 내에서 측정 시료를 가열하고, 측정 시료로부터 휘발, 분해, 연소 등에 의해 발생한 탄소 성분을 적외선 흡수법을 이용하여 측정한다.In addition, carbon content heats a measurement sample in a quartz tube furnace, and measures the carbon component generated by volatilization, decomposition, combustion, etc. from a measurement sample using an infrared absorption method.

당해 불순물로서는, 예를 들면, 탄소 단체, 란탄 탄화물, 붕소 탄화물, 란탄 산화물, 붕소 산화물 및 란탄-붕소 복합 산화물 중에서 선택되는 1종 내지는 2종 이상을 들 수 있다.As said impurity, 1 type (s) or 2 or more types chosen from a carbon single body, a lanthanum carbide, a boron carbide, a lanthanum oxide, a boron oxide, and a lanthanum-boron complex oxide are mentioned, for example.

당해 LaB6 소결체 중의 질소 원소 이외의 불순물 함유량을 0.3체적% 이하로 하기 위해서는, 원료의 LaB6 분말 중에 포함되는 불순물을 제거하는 고순도화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 고순도화 처리에 대해서는, 후술하는 본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법에 있어서 상세하게 설명한다.To the content of impurities other than the nitrogen element in the art LaB 6 sintered product to below 0.3% by volume, it is preferable to carry out the high purity process for removing impurities contained in the raw material powder of the LaB 6. This high purity treatment is explained in detail in the method for producing a LaB 6 sintered body of the present invention described later.

또한 여기서, LaB6 소결체에 질소가 고용되는 경우, 상기 LaB6 결정 격자의 원자 간극에 질소가 침입한 침입형 고용체 외에, 란탄과 질소가 아몰퍼스 상태로 고용된 란탄 질화물의 존재를 생각할 수 있다. 그러나, 이 란탄 질화물은, LaB6 스퍼터막의 내부 응력을 완화시킬 가능성이 있다는 점에서, 질소 및 그 화합물은, 상기 불순물의 범위로는 하고 있지 않다.Here, in the case where nitrogen is dissolved in the LaB 6 sintered body, the presence of lanthanum nitride in which lanthanum and nitrogen are dissolved in an amorphous state can be considered, in addition to the invasive solid solution in which nitrogen has invaded the atomic gap of the LaB 6 crystal lattice. However, the lanthanum nitride, LaB 6 in that it has the potential to ease the internal stress of the sputtering film, a nitrogen and the compound is not and is within a range of the impurity.

당해 LaB6 소결체는, 상기 서술한 바와 같이, 질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하 및 질소 원소 이외의 불순물 함유량이 0.3체적% 이하임과 함께, 소결체 상대 밀도가 88% 이상일 것을 요한다. 이 상대 밀도가 88% 미만이면, 당해 LaB6 소결체를 이용하여 얻어진 타깃 중에 다량의 공공이 포함되기 때문에, 당해 공공 내에 흡착되어 있는 유기 성분이나 수분 등이, 스퍼터링 시에 진공 챔버 내로 방출되어서, 챔버 안을 오염시키거나, 스퍼터막에 도입되어서, 당해 스퍼터막의 성능 저하를 야기한다.As described above, the LaB 6 sintered compact requires that the nitrogen element content is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less and the impurity content other than the nitrogen element is 0.3% by volume or less, and the sintered body relative density is 88% or more. If the relative density is less than 88%, since a large amount of pores are contained in the target obtained using the LaB 6 sintered body, the organic component adsorbed in the pores, moisture, and the like are released into the vacuum chamber during sputtering, The inside is contaminated or introduced into the sputtering film, which causes a decrease in the performance of the sputtering film.

또한, 상기 상대 밀도란, 이론 밀도에 대한 실제 소결체의 밀도비를 가리킨다. In addition, the said relative density refers to the density ratio of the actual sintered compact with respect to theoretical density.

다음으로, 본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next is a description of the production method of the LaB 6 sintered body of the present invention.

[LaB6 소결체의 제조 방법][Method for producing LaB 6 sintered body]

본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법은, (a) LaB6 분말을, 대기 중에서 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도로 가열 처리하는 공정, (b) 상기 (a) 공정에서 얻어진 LaB6 분말의 가열 처리물을 산처리하는 공정, 및 (c) 상기 (b) 공정에서 얻어진 LaB6 분말의 산처리물을, 질소 가스 분위기 하에 있어서, 온도 1800℃ 이상, 압력 30MPa 이상으로 소결하는 공정을 포함하고, 또한 상기 (b) 공정에 있어서, 얻어지는 LaB6 분말의 산처리물 중의 산소 함유량을 1.0질량% 미만으로, 또한 탄소 함유량을 0.1질량% 미만으로 조정하는 것을 특징으로 한다.Method of manufacturing a LaB 6, the sintered body of the present invention, (a) LaB step of heat-treating the 6 powder, at a temperature of less than 600 ℃ 800 ℃ in the air, (b) heating of the LaB 6 powder obtained in the step (a) A step of acid-treating the processed material, and (c) a step of sintering the acid-treated product of LaB 6 powder obtained in the step (b) at a temperature of 1800 ° C. or higher and a pressure of 30 MPa or more in a nitrogen gas atmosphere, Further, in the step (b), the oxygen content in the acid treated product of the obtained LaB 6 powder is adjusted to less than 1.0 mass%, and the carbon content is adjusted to less than 0.1 mass%.

본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법에 있어서는, 얻어지는 LaB6 소결체에 있어서의, 질소 원소 이외의 불순물 함유량을 0.3체적% 이하로 하기 위하여, 원료로서 사용되는 LaB6 분말의 고순도화 처리가 행하여진다.In the production method of the LaB 6 sintered body of the present invention, to the content of impurities other than the nitrogen element in the LaB 6 sintered body obtained by more than 0.3% by volume, a high purity treatment of LaB 6 powder used as a raw material is carried out.

(원료 LaB6 분말의 고순도화 처리)(High Purification Treatment of Raw Material LaB 6 Powder)

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 고순도화 처리로서, 상기 (a) 공정 및 (b) 공정이 실시된다. 이들 (a) 공정 및 (b) 공정의 상세는, 이하와 같다.In the manufacturing method of this invention, the said (a) process and (b) process are implemented as a high purity treatment. The detail of these (a) process and (b) process is as follows.

<(a) 공정><(a) process>

당해 고순도화 처리에 있어서의 (a) 공정은, 원료인 LaB6 분말을 대기 중에서, 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도로 가열 처리하는 공정이다.In the art high purity processing (a) step is a step that the atmosphere of the raw material powder, LaB 6, the heat treatment at a temperature of less than 600 ℃ 800 ℃.

원료의 LaB6 분말은, 합성한 것을 사용해도 되고, 시판품을 사용해도 된다. 이들 당해 LaB6 분말 중에는, 제조 시에 불가피하게 혼입되는 탄소 단체, 란탄 산화물, 란탄 탄화물, 붕소 산화물, 란탄 붕소 복합 산화물 및 붕소 탄화물 중에서 선택되는 1종 내지는 2종 이상의 불순물이 포함되어 있다. 본 발명의 제조 방법에 있어서는, 먼저, 원료인 LaB6 분말을 대기 중에서 가열 처리하고, 란탄 탄화물이나 붕소 탄화물을, 각각 산화물로 변환한다. 란탄 산화물, 붕소 산화물 및 란탄 붕소 복합 산화물은, 다음 공정의 (b) 산처리 공정에 의해, 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 탄소 단체는, 본 공정에 의해 이산화탄소로서 제거된다.LaB 6 of the raw material powder is, and may be used to synthesized, may be used a commercially available product. These LaB 6 powders contain one or two or more impurities selected from among carbon alone, lanthanum oxide, lanthanum carbide, boron oxide, lanthanum boron composite oxide, and boron carbide which are unavoidably incorporated at the time of manufacture. In the production method of the present invention, first, the heat treatment in the atmosphere of the raw material powder, LaB 6, and converts the lanthanum carbide and boron carbide, the respective oxides. The lanthanum oxide, boron oxide, and lanthanum boron composite oxide can be easily removed by the (b) acid treatment step of the next step. In addition, carbon single substance is removed as carbon dioxide by this process.

본 발명의 제조 방법에 있어서는, 대기 중 산화 처리 온도는, 600℃ 이상 800℃ 이하이다. 그 이유는, 600℃ 미만에서는 탄소 단체나 란탄 탄화물 및 붕소 탄화물이 충분히 산화되지 않기 때문이고, 800℃를 넘으면 LaB6 자체가 산화되어서 수율이 저하되기 때문이다.In the manufacturing method of this invention, the oxidation treatment temperature in air | atmosphere is 600 degreeC or more and 800 degrees C or less. The reason is that the carbon alone, the lanthanum carbide and the boron carbide are not sufficiently oxidized below 600 ° C, and when it exceeds 800 ° C, LaB 6 itself is oxidized and the yield decreases.

사용 LaB6 분말의 평균 입경은, 후술하는 (c) 소결 공정에 있어서의 소결성의 관점에서, 바람직하게는 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 5㎛ 이하이다. 평균 입경이 0.1㎛ 이상이면, 산소, 탄소의 제거가 용이하고, 또한, 제조 비용도 낮다. 평균 입경이 20㎛ 이하이면, 소결의 구동력이 되는 표면 에너지가 커져서 고밀도의 소결체를 얻는 것이 용이하다.The average particle diameter of the used LaB 6 powder is preferably 0.1 µm or more and 20 µm or less, more preferably 0.5 µm or more and 10 µm or less, more preferably 1 from the viewpoint of the sinterability in the (c) sintering step described later. It is more than 5 micrometers. If the average particle diameter is 0.1 µm or more, the removal of oxygen and carbon is easy, and the production cost is also low. If the average particle diameter is 20 µm or less, the surface energy serving as the driving force for sintering becomes large and it is easy to obtain a high density sintered body.

<(b) 공정><(b) process>

당해 고순도 처리에 있어서의 (b) 공정은, 상기 (a) 공정에서 얻어진 LaB6 분말의 가열 처리물을 산처리하는 공정이다.In the art of high purity process (b) step is a step of acid treatment for a heat treatment of the LaB 6 powder product obtained from the (a) step.

당해 (b) 공정에 있어서의 산화된 불순물을 용출시키기 위한 무기산은, 염산, 황산, 질산으로부터 선택할 수 있다. 여기서, 사용하는 무기산의 종류, 농도, 처리 온도 및 처리 시간은, 용해시키는 산화물의 성분이나 함유량에 따라, 선택하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 무기산의 산화력이 너무 높은 경우에는, 산화물뿐만 아니라 LaB6 자체를 산화 용해시키고, LaB6 자체의 수율이 저하되기 때문이며, 한편, 무기산의 산화물 용해력이 낮은 경우에는, 산화물의 용해에 시간을 요하거나, 경우에 따라서는 용해가 불충분하게 되어 산화물을 충분히 제거할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 무기산으로서는, 인산, 불산도 있지만, 인산은 용해력이 부족하고, 불산은 용해력이 강하여, LaB6 자체도 용해하는 데다, 독물이고 위험성이 높다는 등의 결점을 가지고 있어, 적합한 무기산은 아니다. 한편, 유기산은 산화물 용해력이 부족하기 때문에 부적당하다.The inorganic acid for eluting the oxidized impurity in the said (b) process can be chosen from hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid. Here, it is preferable to select the kind, density | concentration, processing temperature, and processing time of the inorganic acid to be used according to the component and content of the oxide to melt | dissolve. This is because when the oxidizing power of the inorganic acid is too high, not only the oxide but also LaB 6 itself is oxidized and dissolved, and the yield of LaB 6 itself decreases. On the other hand, when the oxide dissolving power of the inorganic acid is low, it is time to dissolve the oxide. This is because, in some cases, dissolution becomes insufficient and the oxide cannot be sufficiently removed. Although inorganic acids include phosphoric acid and hydrofluoric acid, phosphoric acid lacks solubility, hydrofluoric acid has strong solubility, LaB 6 itself also dissolves, and it is a poison and has a high risk and is not a suitable inorganic acid. On the other hand, organic acids are inadequate because they lack oxide dissolving power.

질산, 황산은 강한 산화력을 가지고 있기 때문에 LaB6 자체를 산화 용해시킬 가능성이 높고, 처리 조건의 선택이나 제어를 엄밀하게 행할 필요가 생기기 때문에, 사용에는 주의를 요한다. 한편, 염산은 산화력이 거의 없기 때문에, LaB6 자체를 산화 용해시킬 가능성이 낮아, 적합하게 사용할 수 있다.Since nitric acid and sulfuric acid have strong oxidizing power, there is a high possibility of oxidizing and dissolving LaB 6 itself, and it is necessary to exercise caution in selecting and controlling treatment conditions strictly. On the other hand, since hydrochloric acid has little oxidation power, it is unlikely to oxidize and dissolve LaB 6 itself and can be suitably used.

예를 들면, 염산을 사용하는 경우, 농도는 1mol/dm3 이상이고 또한 6mol/dm3 이하가 바람직하다. 그 이유는 1mol/dm3 미만에서는 불순물의 용출 속도가 늦어 시간이 걸리기 때문이고, 6mol/dm3를 넘으면 LaB6 자체가 산화되기 쉬워지기 때문이다. 더 바람직한 농도는, 2mol/dm3 이상 6mol/dm3 이하이고, 특히 바람직한 농도는 4mol/dm3 이상 6mol/dm3 이하이다.For example, when using hydrochloric acid, the concentration is at least 1 mol / dm 3 and more preferably at most 6 mol / dm 3 . The reason for this is that the elution rate of impurities is slower than 1 mol / dm 3 , and it takes time. When it exceeds 6 mol / dm 3 , LaB 6 itself is easily oxidized. More preferable concentration is 2 mol / dm 3 or more and 6 mol / dm 3 or less, and particularly preferable concentration is 4 mol / dm 3 or more and 6 mol / dm 3 or less.

또, 이 처리는 상온에서 행하여도 되나, 가열하여 행하는 것이 바람직하다. 가열 처리하는 경우의 처리 온도는, 40℃ 이상이고 또한 80℃ 이하가 바람직하다. 40℃ 미만에서는 불순물의 용출에 시간이 걸리기 때문이고, 80℃를 넘으면 LaB6 자체가 산화되기 쉬워지기 때문이다. Moreover, although this process may be performed at normal temperature, it is preferable to carry out by heating. The processing temperature in the case of heat processing is 40 degreeC or more, and 80 degrees C or less is preferable. This is because elution of impurities takes time below 40 ° C., and LaB 6 itself is easily oxidized when it exceeds 80 ° C.

산처리 후의 분말은, 순수나 이온 교환수로 산 성분을 제거한 후에 수분을 제거하기 위하여 건조 처리, 특히 진공 건조 처리하는 것이 바람직하다. 진공 건조시키는 이유는, 수분이 증발할 때에 LaB6과 반응하여 산화 불순물을 생성하는 것을 피하기 위해서이다.The powder after the acid treatment is preferably dried, particularly vacuum dried, in order to remove water after removing the acid component with pure water or ion-exchanged water. The reason for vacuum drying is to avoid reacting with LaB 6 to produce oxidizing impurities when the water evaporates.

이와 같이 하여, 원료 LaB6 분말에 대하여 고순도화 처리((a) 공정 및 (b) 공정)를 실시함으로써, 얻어지는 LaB6 분말의 산처리물 중의 산소 함유량을 바람직하게는 1.0질량% 미만, 더 바람직하게는 0.5질량% 미만으로, 또한 탄소 함유량을 바람직하게는 0.1질량% 미만, 더 바람직하게는 0.05질량% 미만으로 조정한다.In this way, high purity processing on the raw material LaB 6 powder ((a) step and the (b) step) that by carrying out, preferably the oxygen content of the acid treated in the LaB 6 powder obtained is less than 1.0% by mass, more preferably Preferably it is less than 0.5 mass%, and also adjusts carbon content to less than 0.1 mass%, More preferably, less than 0.05 mass%.

<(b') 공정><(b ') process>

상기 (b) 공정과 후술하는 (c) 공정 사이에, 추가로 (b') 공정으로서, 상기 (a) 공정 및 (b) 공정으로 이루어지는 고순도화 처리를 실시한 LaB6 분말(상기 LaB6 분말의 산처리물)을, 당해 LaB6 분말보다 평균 입경이 작은 미세 LaB6 분말과 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정을 만들어도 된다.Between the step (b) and the step (c) described later, as the step (b '), a LaB 6 powder subjected to a high purity treatment comprising the step (a) and the step (b) (of the LaB 6 powder the acid treatment may be water), it makes the process of obtaining the mixed powder was mixed with the art LaB the average particle diameter is smaller than 6, LaB 6 fine powder powder.

또한, 이 (b') 공정에 관한 기재에 있어서는, 상기 고순도화 처리를 실시한 LaB6 분말을 LaB6 분말 N이라고 칭하고, 이 미세 LaB6 분말을 미세 LaB6 분말 S라고 칭하는 경우가 있다.In addition, in description concerning this (b ') process, the said LaB 6 powder which performed the said high-purification process may be called LaB 6 powder N, and this fine LaB 6 powder may be called fine LaB 6 powder S.

이와 같이, 다른 평균 입경을 가지는 2종류의 6붕화란탄 분말을 혼합하고, 후술하는 (c) 공정에서 이 혼합 분말을 성형, 소결함으로써, 고순도이면서 고밀도의 6붕화란탄 소결체를 제조할 수 있다.In this way, two kinds of lanthanum hexaboride powders having different average particle diameters are mixed, and the mixed powder is molded and sintered in the step (c) described later to produce a high purity and high density lanthanum hexaboride sintered body.

(LaB6 분말 N)(LaB 6 Powder N)

이 (b') 공정에서 사용하는 경우에 있어서는, LaB6 분말 N의 평균 입경은, 미세 LaB6 분말 S보다 크게 하는 관점에서, 1㎛ 이상 5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 LaB6 분말 N의 평균 입경은, 더 바람직하게는 1㎛ 이상 4㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 3㎛ 이하이다. In the case of using in the step (b '), the average particle diameter of LaB 6 powder N is preferably 1 µm or more and 5 µm or less from the viewpoint of making it larger than fine LaB 6 powder S. The average particle diameter of this LaB 6 powder N becomes like this. More preferably, they are 1 micrometer or more and 4 micrometers or less, More preferably, they are 1 micrometer or more and 3 micrometers or less.

또한, 원료의 LaB6 분말을 상기 고순도화 처리에 의해 LaB6 분말 N으로 하였을 때의 입경 감소율은 고작 수% 정도이기 때문에, LaB6 분말 N의 평균 입경을 규정하는 대신 원료의 LaB6 분말의 평균 입경을 상기 범위로 규정하여도, 실질적인 차이는 없다.In addition, since the particle size reduction rate when the LaB 6 powder of the raw material is LaB 6 powder N by the above-mentioned high purity treatment is only about several%, the average of the LaB 6 powder of the raw material instead of prescribing the average particle diameter of the LaB 6 powder N Even if the particle size is defined in the above range, there is no substantial difference.

(미세 LaB6 분말 S)(Fine LaB 6 Powder S)

미세 LaB6 분말 S는, 상기 서술한 LaB6 분말 N에 비해, 평균 입경이 작기 때문에, 표면적이 크고, 소결의 구동력이 되는 표면 에너지가 크기 때문에, 입자 자신은 소결성이 우수하다. 그러나, 입경이 작기 때문에 강한 반데르발스력에 의해 입자가 불균일하게 응집체를 형성하여, 입자의 충전성이 나빠진다. 그 결과, 입자끼리의 접촉이 불충분하게 되고, 소결 반응이 개시되기 어렵다는 문제가 있다.Since the fine LaB 6 powder S has a smaller average particle diameter than the LaB 6 powder N described above, the surface area is large and the surface energy serving as a driving force for sintering is large, so the particles themselves are excellent in sinterability. However, since the particle size is small, the particles are formed unevenly due to the strong van der Waals force, and the filling properties of the particles are deteriorated. As a result, there is a problem that the contact between the particles becomes insufficient, and the sintering reaction is difficult to start.

본 발명자들은, 이 미세 LaB6 분말 S보다 평균 입경이 크고 충전성이 우수한LaB6 분말 N 중 미세 LaB6 분말 S를 적당량 첨가하여 입자의 접촉이 충분히 취하여지게 하면, 당해 미세 LaB6 분말 S의 큰 표면 에너지에 의해 우수한 소결성이 나타나는 것을 발견하였다.The present inventors, the fine LaB 6 powder S than the average particle diameter is large, charging property is excellent LaB 6 powder N of the fine and the LaB 6 powder S was added an appropriate amount if the contact of the particles be taken sufficiently large in the art fine LaB 6 powder S It was found that excellent sinterability is exhibited by surface energy.

당해 미세 LaB6 분말 S는, 평균 입경이 50㎚ 이상 500㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이 평균 입경이 50㎚ 미만에서는, 대량으로 제조하는 것이 곤란하여, 경제적이지 않다. 또, 평균 입경이 500㎚보다 크면, 붕화란탄 소결체의 상대 밀도를 향상시키는 효과가 보이지 않는다. 이 평균 입경은, 더 바람직하게는 50㎚ 이상 300㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 60㎚ 이상 200㎚ 이하이다.Art LaB 6 fine powder S is preferably not more than 500㎚ or more, the average particle diameter 50㎚. When this average particle diameter is less than 50 nm, it is difficult to manufacture a large quantity and it is not economical. Moreover, when an average particle diameter is larger than 500 nm, the effect of improving the relative density of a lanthanum boride sintered compact is not seen. This average particle diameter becomes like this. More preferably, they are 50 nm or more and 300 nm or less, More preferably, they are 60 nm or more and 200 nm or less.

당해 미세 LaB6 분말 S의 제조 방법은 한정되지 않지만, 시판되는 LaB6 분말을 제트밀, 비드밀 등으로 분쇄하여 소정의 입경으로 조정해도 된다.But are not limited to the production method of such fine powder LaB 6 S, followed by shattering of the powder that is commercially available LaB 6 as a jet mill, a bead mill or the like may be adjusted in a predetermined particle size.

또, 란탄 화합물과 탄화 붕소의 환원 분위기 하에서의 열환원 합성, 열플라즈마로의 합성, 혹은 환원제를 첨가하여 수열 합성법으로 합성해도 된다. 또한, 이들 얻어진 분말을, 제트밀, 비드밀 등으로 분쇄하여 소정의 입경으로 조정해도 된다. Moreover, you may synthesize | combine by a hydrothermal synthesis method by adding heat reduction synthesis | combination, synthesis | combination with a thermal plasma, or a reducing agent in a reducing atmosphere of a lanthanum compound and boron carbide. Moreover, you may grind these obtained powders by jet mill, bead mill, etc., and may adjust to predetermined particle diameter.

미세 LaB6 분말 S의 바람직한 제조 방법으로서는, 란탄 함유 화합물과 붕소 함유 화합물을, 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 하에서, 1200℃ 이상 1500℃ 이하 정도의 온도로 열환원 처리한 후, 얻어진 붕화란탄을 포함하는 생성물 중의 불순물을 저감시키는 처리를 실시하는 방법을 들 수 있다.As a preferable manufacturing method of the fine LaB 6 powder S, after a heat reduction process of a lanthanum containing compound and a boron containing compound in the vacuum or inert gas atmosphere at the temperature of 1200 degreeC or more and 1500 degrees C or less, containing the obtained lanthanum boride The method of performing the process which reduces the impurity in a product is mentioned.

여기서, 불순물을 저감시키는 처리는 각종 방법으로 행할 수 있고, 그 방법은 한정되지 않지만, 무기산과 물의 혼합물에 의해 산 세정 등을 하는 방법을 들 수 있다. 산 세정에 사용하는 무기산으로서는, 얻어진 붕화란탄의 산화를 억제하기 위하여, 염산이 바람직하다. 열환원 처리로 얻어진 생성물은, 붕화란탄 이외에, 원료 기인의 불순물을 많이 포함하고 있다. 산 세정에 의한 불순물을 저감시키는 처리를 행함으로써, 예를 들면, 생성물 중의 탄소 함유량을 2.0질량% 이하, 산소 함유량을 3.0질량% 이하로 할 수 있다.Here, the treatment for reducing impurities can be carried out by various methods, and the method is not limited. Examples thereof include acid cleaning and the like using a mixture of an inorganic acid and water. As an inorganic acid used for acid washing, hydrochloric acid is preferable in order to suppress oxidation of the obtained lanthanum boride. The product obtained by the heat reduction process contains many impurities other than lanthanum boride as a raw material group. By performing the process which reduces the impurity by acid washing, for example, carbon content in a product can be 2.0 mass% or less, and oxygen content can be 3.0 mass% or less.

또, 상기 서술한 LaB6 분말 N을 얻기 위한 방법과 동일한 고순도화 처리, 즉 상기 공정 (a)의 가열 처리 및 상기 공정 (b)의 산처리를 실시하고, 불순물 함유량을 시판품과 동일한 정도의, 예를 들면, 탄소 함유량을 0.5질량% 이하, 산소 함유량을 1.0질량% 이하로 하면 더 바람직하고, 상기 서술한 LaB6 분말 N과 동일한 정도의 불순물 함유량으로 하면, 더욱 바람직하다.In addition, the same high purity treatment as that for obtaining LaB 6 powder N described above, that is, the heat treatment in the step (a) and the acid treatment in the step (b) are carried out, and the impurity content is about the same as that of a commercial product. for example, the carbon content is 0.5 mass% or less, and more preferable that the oxygen content to less than 1.0% by mass, when the impurity content of the same order as the above-mentioned powder LaB 6 N, more preferred.

또한, 상기 LaB6 분말 N과 미세 LaB6 분말 S의 평균 입경은, 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 측정한 값이다. In addition, the average particle diameter of the said LaB 6 powder N and the fine LaB 6 powder S is the value measured by the scanning electron microscope (SEM).

또, 이들 탄소 함유량 및 산소 함유량은, 상기한 적외선 흡수법 및 불활성 가스 용융법에 의해 측정한 값이다.In addition, these carbon content and oxygen content are the values measured by the said infrared absorption method and inert gas melting method.

(LaB6 분말 N과 미세 LaB6 분말 S의 혼합 비율, 및 혼합 방법)(Mixing ratio of LaB 6 powder N and fine LaB 6 powder S, and mixing method)

본 발명의 제조 방법에 있어서는, LaB6 분말 N의 질량 MN과 미세 LaB6 분말 S의 질량 MS를, 바람직하게는 질량비(질량 MN/질량 MS) 97/3 내지 70/30, 더 바람직하게는 96/4 내지 90/10의 비율로 혼합한다. LaB6 분말 N과 미세 LaB6 분말 S의 합계량에 대하여, 미세 LaB6 분말 S의 함유량이 3질량% 미만이면, 미세 LaB6 분말 S의 큰 표면 에너지가 기여함에 있어서는 첨가량이 불충분하기 때문에, 상대 밀도 향상의 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 30질량%보다 많으면, 미세 LaB6 분말 S의 응집의 영향에 의해, 충전성이 저하되고, 소결 반응이 일어나기 어려워지는 경우가 있다. 또, 30질량%보다 많으면, 어떠한 방법으로 응집을 회피하였다고 해도, 미세 LaB6 분말 S의 제조 비용의 면에서 실용적이지는 않다. 또, 미세 LaB6 분말 S는 표면적이 크고 표면 산화물층 유래의 산소 함유량이 많기 때문에, 미세 LaB6 분말 S의 첨가량이 너무 많으면 소결체 중에 포함되는 산소 함유량이 많아지고, 타깃 재료로서 사용되었을 때, 스퍼터막의 성능 저하를 야기하는 경우가 있다.In the production method of the present invention, the mass M S of the mass of the LaB 6 fine powder N M N and LaB 6 S powder, preferably a mass ratio (mass M N / M S wt) 97/3 to 70/30, more Preferably it mixes in the ratio of 96/4-90/10. With respect to the total amount of LaB 6 powder N and fine LaB 6 powder S, when the content of the fine LaB 6 powder S is less than 3% by mass, since the addition amount is insufficient when the large surface energy of the fine LaB 6 powder S contributes, the relative density The effect of improvement may not be obtained. When more than 30 mass%, under the influence of the aggregation of the fine LaB 6 powder S, filling property may fall and a sintering reaction may become difficult to occur. In addition, greater than 30% by mass, even if avoiding agglomeration in any way, it is not practical in view of production cost of the LaB 6 fine powder S. In addition, since the fine LaB 6 powder S has a large surface area and a lot of oxygen content derived from the surface oxide layer, when the addition amount of the fine LaB 6 powder S is too large, the oxygen content contained in the sintered body increases, and when used as a target material, sputtering In some cases, the performance of the film may be reduced.

혼합 방법에 대해서는 각종 방법을 취할 수 있고, 그 방법은 한정되지 않지만, 예를 들면, 유기 용매 중에서 슬러리화하여 볼밀 혼합 등을 행하는 방법을 들 수 있다. 또, 임의의 바인더를 첨가하고, 유기 용매 중에서 슬러리화하여 볼밀 혼합을 행하여도 된다. Various methods can be taken about a mixing method, The method is not limited, For example, the method of slurrying in an organic solvent and performing ball mill mixing etc. is mentioned. Moreover, you may add an arbitrary binder, slurry into an organic solvent, and perform ball mill mixing.

혼합한 분말은, 감압 하 혹은 불활성 분위기 중에서 건조시키는 것이 바람직하다. 또, 스프레이 드라이 등으로 건조, 조립(造粒)시켜서 과립으로 하여도 된다.It is preferable to dry the mixed powder under reduced pressure or in an inert atmosphere. Moreover, you may dry and dry it by spray-drying etc. and it may be set as granule.

<(c) 공정><(c) process>

이 (c) 공정은, 상기 서술한 (b) 공정에 의해 얻어진 LaB6 분말의 산처리물이나, 또는 (b') 공정에 의해 얻어진 LaB6 분말 N과 미세 LaB6 분말 S의 혼합 분말을, 질소 가스 분위기 하에 있어서, 온도 1800℃ 이상, 압력 30MPa 이상의 조건으로 소결함으로써, 치밀한 LaB6 소결체를 얻음과 함께, 얻어지는 LaB6 소결체의 격자 내에, 질소 원소를 고용시키는 공정이다.This step (c) uses an acid treated product of LaB 6 powder obtained by the above-mentioned step (b) or a mixed powder of LaB 6 powder N and fine LaB 6 powder S obtained by the step (b '), In a nitrogen gas atmosphere, a compact LaB 6 sintered compact is obtained by sintering on the temperature of 1800 degreeC or more and the pressure of 30 Mpa or more, and a nitrogen element is solid-dissolved in the lattice of the obtained LaB 6 sintered compact.

이 소결 공정에 있어서는, 고순도화 처리하여 얻어진 LaB6 분말은 그대로 성형하여 소결해도 되고, 임의의 바인더와 함께 용매 중에 첨가하여 슬러리화하고, 조립한 후에 성형, 탈지해도 된다.In this sintering step, the LaB 6 powder obtained by the high-purification treatment may be molded and sintered as it is, or may be added in a solvent with an optional binder to slurry, and may be molded and degreased after granulation.

일반적으로 LaB6 분말은 난소결성이지만, 고순도화 처리한 LaB6 분말을 질소 가스 중에서 1800℃ 이상, 프레스압 30MPa 이상으로 가압 소결함으로써, 질소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하, 질소 이외의 불순물 함유량이 0.3체적% 이하이고 상대 밀도가 88% 이상인 LaB6 소결체를 얻을 수 있다.In general, LaB 6 powder is poorly sinterable, but by pressing and sintering the highly purified LaB 6 powder at 1800 ° C. or higher and press pressure 30 MPa or higher in nitrogen gas, the nitrogen content is 0.1% by mass to 3% by mass or less and impurities other than nitrogen. A LaB 6 sintered body having a content of 0.3% by volume or less and a relative density of 88% or more can be obtained.

가압 소결은, 핫프레스 장치를 이용하여 행하는 것이 적당하다. 핫프레스 장치 내의 흑연 몰드에, 얻어진 LaB6 분말을 충전하고, 질소 가스 중에서 1800℃ 이상 1950℃ 이하 정도, 프레스압 30MPa 이상 40MPa 이하 정도로 가압 소결한다. 이것에 의해, 불순물 함유량이 0.3체적% 이하, 질소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이고, 상대 밀도 88% 이상인 소결체를 얻을 수 있다.It is suitable to perform pressure sintering using a hot press apparatus. The obtained LaB 6 powder is filled into the graphite mold in the hot press apparatus and pressure-sintered in nitrogen gas at about 1800 degreeC or more and about 1950 degrees C or less, press pressure 30 MPa or more, and about 40 MPa or less. Thereby, the sintered compact whose impurity content is 0.3 volume% or less, nitrogen content is 0.1 mass% or more and 3 mass% or less, and whose relative density is 88% or more can be obtained.

1800℃ 미만에서는 치밀화에 필요한 온도에 부족하기 때문에, 가압량을 늘려도 상대 밀도가 88% 이상인 소결체를 얻을 수 없고, 1950℃를 넘으면 입자 성장이 촉진되기 때문에, 상대 밀도가 저하될 우려가 있다.If it is less than 1800 degreeC, since the temperature required for densification is insufficient, the sintered compact which has a relative density of 88% or more cannot be obtained even if it increases the amount of pressurization, and when it exceeds 1950 degreeC, particle growth is promoted, and there exists a possibility that a relative density may fall.

또 압력이 30MPa 미만에서는, 충분한 치밀화가 행하여지지 않아, 상대 밀도가 88% 이상인 소결체를 얻을 수 없다. 가압력은 높은 편이 좋지만, 통상 핫프레스 소결에 사용하는 소결 지그(治具)의 내압력은 40MPa이고, 그 이상의 고내압 지그는 거의 존재하지 않기 때문에, 상한은 40MPa가 기준이 된다. Moreover, when the pressure is less than 30 MPa, sufficient densification is not performed and a sintered compact whose relative density is 88% or more cannot be obtained. The higher the pressure, the better, but the internal pressure of the sintering jig usually used for hot press sintering is 40 MPa, and since there is almost no high pressure-resistant jig thereon, the upper limit is 40 MPa as a reference.

질소를 고용시키는 다른 방법으로서는, 소결 전의 LaB6 분말을 질소 중에서 가열 처리하는 방법이 있다. 이 가열 온도는 1000℃ 이상이 필요하다. 질소를 충분히 고용시키기 위하여 가열 온도를 높이면 입자 성장에 의해 소결 활성이 저하되기 때문에, 다시 분쇄를 행할 필요가 있다. 이 경우, 분쇄에 의한 산화로 LaB6 분말 중에 불순물이 함유되는 것은 피할 수 없다. 따라서, 질소 분위기 중에서 소결하는 것이, 질소를 고용하는 방법으로서는 바람직하다.As another method of dissolving nitrogen, there is a method of heat treating LaB 6 powder before sintering in nitrogen. This heating temperature requires 1000 degreeC or more. When the heating temperature is increased to sufficiently solidify the nitrogen, the sintering activity is lowered due to grain growth, and thus, it is necessary to grind again. In this case, it is unavoidable that impurities are contained in the LaB 6 powder by oxidation by grinding. Therefore, sintering in a nitrogen atmosphere is preferable as a method of dissolving nitrogen.

또한, 조건이 구비되면, 열간등방압 프레스(HIP) 소결법 등, 다른 소결법을 사용해도 된다.Moreover, if conditions are provided, you may use another sintering method, such as a hot isotropic press (HIP) sintering method.

이러한 본 발명의 LaB6 소결체의 제조 방법에 의해, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고, 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막 제조용의 스퍼터링 타깃 등으로서 적합한 LaB6 소결체를, 효과적으로 제조할 수 있다.These by the manufacturing method of the LaB 6 sintered body of the present invention, a high purity and, and dense, crystallinity can be excellent, and also a work function of manufacturing a LaB 6 sintered body is suitable as a sputtering target, such as the preferred LaB 6 thin film for producing, efficiently.

[타깃 및 LaB6 스퍼터막][Target and LaB 6 Sputter Film]

본 발명은 또한, 상기 서술한 성상(性狀)을 가지는 본 발명의 LaB6 소결체를 이용한 것을 특징으로 하는 타깃과, 이 타깃을 스퍼터링하여 이루어지는 LaB6 스퍼터막도 제공한다. The invention also, by sputtering with the above-mentioned properties (性狀) target, characterized in that using a LaB 6 sintered body of the present invention and, the target also provides a LaB 6 film formed of a sputter.

불순물 함유량이 적고, 질소 함유량을 적절하게 제어한 LaB6을 이용한 타깃을 사용하여 스퍼터링함으로써, 종래의 LaB6 타깃을 사용한 경우와 비교하여 순도가 높고, 결정성이 우수한 LaB6 스퍼터막을 얻을 수 있다.By sputtering using a target using LaB 6 having a low impurity content and appropriately controlling nitrogen content, a LaB 6 sputtered film having high purity and excellent crystallinity can be obtained as compared with the case of using a conventional LaB 6 target.

즉, 결정성이 우수하고, 순도가 높은 LaB6 스퍼터막을 제막하기 위해서는, 타깃에 이용하는 LaB6 소결체로서, 88% 이상의 상대 밀도를 가지고, 질소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이며, 또한 질소 이외의 불순물 함유량이 0.3체적% 이하인 것을 사용한다. 이 LaB6 소결체는, 불순물에 기초하는 산소 함유량이 바람직하게는 1.0질량% 미만, 더 바람직하게는 0.5질량% 이하이며, 탄소 함유량이 바람직하게는 0.1질량% 미만이고, 더 바람직하게는 0.05질량% 이하이다.That is, in order to form a LaB 6 sputtered film excellent in crystallinity and high purity, it is a LaB 6 sintered compact used for a target, It has a relative density of 88% or more, Nitrogen content is 0.1 mass% or more and 3 mass% or less, and nitrogen The other impurity content of 0.3 volume% or less is used. The LaB 6 sintered body preferably has an oxygen content based on impurities of less than 1.0% by mass, more preferably 0.5% by mass or less, preferably carbon content of less than 0.1% by mass, and more preferably 0.05% by mass. It is as follows.

이렇게 하여 얻어지는, 순도가 높고, 결정성이 우수한 LaB6 스퍼터막은, 일함수가 작은 것이 된다. 이 LaB6 스퍼터막의 일함수는, 바람직하게는 3.1eV 이하, 더 바람직하게는 2.8eV 이하, 더욱 바람직하게는 2.7eV 이하이다.The LaB 6 sputtered film obtained in this way with high purity and excellent crystallinity has a small work function. The work function of the LaB 6 sputtered film is preferably 3.1 eV or less, more preferably 2.8 eV or less, and still more preferably 2.7 eV or less.

또한, 일함수의 측정법으로서는, 자외선 광전자 분광법(UPS:Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy), X선 광전자 분광법(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)과 같은 광전자 분광법 외에, 켈빈 프로브법을 들 수 있다. 광전자 분광법은, 측정 정밀도가 높지만, 장치가 고가이어서, 측정 비용이 높아진다. 한편, 켈빈 프로브법은, 장치가 저렴하여, 측정 비용이 저렴하지만, 측정 정밀도가 약간 뒤떨어진다. 따라서, 본 발명에서는, 광전자 분광법 중 자외선 광전자 분광법(UPS)에 의한 측정값을 일함수의 값으로서 채용하고, 켈빈 프로브법에 의해 측정한 일함수의 값은 참고로서 이용한다. Examples of the measurement of the work function include Kelvin probe methods in addition to photoelectron spectroscopy such as ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Although the photoelectron spectroscopy has high measurement accuracy, the apparatus is expensive and the measurement cost is high. On the other hand, the Kelvin probe method is inexpensive because the device is inexpensive, and the measurement cost is low, but the measurement accuracy is slightly inferior. Therefore, in this invention, the measured value by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) is used as a value of a work function among the photoelectron spectroscopy, and the value of the work function measured by the Kelvin probe method is used as a reference.

스퍼터링 장치로서는, 일반적으로 2극 DC 글로 방전 스퍼터 장치, 마그네트론 스퍼터 장치, 이온빔 스퍼터 장치 등이 있지만, 본 발명의 LaB6 소결체를 이용한 타깃은, 어느 스퍼터링 장치에도 적용할 수 있다.As the sputtering equipment, but generally it includes a two-pole DC glow discharge sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus, an ion beam sputtering apparatus, a target using a LaB 6 sintered body of the present invention can be applied to any sputtering apparatus.

스퍼터링 시의 분위기는, Ar 가스 등의 불활성 가스 분위기인 것이 바람직하다.It is preferable that the atmosphere at the time of sputtering is inert gas atmosphere, such as Ar gas.

LaB6 스퍼터막을 제막시키는 대상물(기판 등)의 재료에는 특별히 한정은 없지만, 예를 들면, 텅스텐이나 구리 등의 금속, 유리, Si 웨이퍼, 및 폴리아미드 수지 등의 합성 수지를 들 수 있다. 스퍼터링 시의 온도는, 0℃ 이상 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 스퍼터링 시의 온도가 높은 편이 결정성이 우수한 LaB6 스퍼터막이 얻어지지만, 300℃ 이상이면, 성막 후, 실온까지 냉각한 경우에 있어서의 열응력이 과대해질 가능성이 있고, 또한 스퍼터 챔버 내에 기판을 도입하였을 때에 기판 온도가 균일해질 때까지 시간이 걸려서 생산성이 부족해지기 때문이다.The material of the object (substrate or the like) of LaB 6 film-forming sputter film is not particularly limited, but includes, for example, a synthetic resin such as a metal such as tungsten, copper, glass, Si wafer, and a polyamide resin. It is preferable that the temperature at the time of sputtering is 0 degreeC or more and 300 degrees C or less. The higher the temperature at the time of sputtering, the LaB 6 sputtered film having excellent crystallinity is obtained, but if it is 300 ° C or higher, there is a possibility that the thermal stress in the case of cooling to room temperature after film formation may be excessive and a substrate is introduced into the sputter chamber. This is because it takes time until the substrate temperature becomes uniform and productivity is insufficient.

또, 스퍼터링 온도의 상한은 제막 기판에 의해 결정된다. 예를 들면, 금속이나 Si 웨이퍼 등 내열성을 가지는 기판에 스퍼터하는 경우에는 문제가 없지만, 수지 기판에 스퍼터하는 경우, 당해 수지의 내열 온도 이하로 제막할 필요가 있다. 따라서, 더 일반적으로 적용하기 위해서는 바람직하게는 100℃ 이하로 제막하는 것이 바람직하다.The upper limit of the sputtering temperature is determined by the film forming substrate. For example, there is no problem when sputtering on a substrate having heat resistance such as a metal or Si wafer, but when sputtering on a resin substrate, it is necessary to form the film below the heat resistance temperature of the resin. Therefore, in order to apply more generally, it is preferable to form into a film below 100 degreeC.

한편, 스퍼터링 시의 온도가 0℃ 이하인 경우, 스퍼터 챔버 내의 온도를 냉각하기 위하여 물 이외의 냉매가 필요하게 되기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 스퍼터링 시의 온도는, 바람직하게는 0℃ 이상 300℃ 이하, 더 바람직하게는 0℃ 이상 100℃ 이하이다. On the other hand, when the temperature at the time of sputtering is 0 degrees C or less, since cooling other than water is needed in order to cool the temperature in a sputter chamber, it is unpreferable. Therefore, the temperature at the time of sputtering becomes like this. Preferably it is 0 degreeC or more and 300 degrees C or less, More preferably, it is 0 degreeC or more and 100 degrees C or less.

실시예Example

다음으로, 본 발명을 실시예에 의해, 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은, 이들 예에 의해 어떠한 한정이 되는 것은 아니다.Next, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited at all by these examples.

또한, 각 예에 있어서의 모든 특성은, 하기의 방법에 따라 측정하였다.In addition, all the characteristics in each case were measured by the following method.

또, 각종 분말의 평균 입경은, 주사형 전자현미경(SEM)[히타치제작소사제, S-4000]에 의해 측정하였다. 각종 분말마다, 300~500개 정도의 입자에 대하여 최장 직경을 측정하고, 그 평균을 평균 입경으로 하였다.In addition, the average particle diameter of various powders was measured by the scanning electron microscope (SEM) (The Hitachi, Ltd. make, S-4000). The longest diameter was measured about 300-500 particle | grains for every various powder, and the average was made into the average particle diameter.

<고순도화 처리 LaB6 분말><High Purification LaB 6 Powder>

(1) 산소 함유량 및 탄소 함유량의 측정(1) Measurement of oxygen content and carbon content

산소 함유량은, 시료 분말 50mg을 취해, 산소·질소 동시 분석 장치[LECO사제, TC-436]를 사용하여, 상기 불활성 가스 용융법으로 측정하였다.Oxygen content took 50 mg of sample powders, and measured it by the said inert gas melting method using the oxygen-nitrogen simultaneous analyzer (LE-4 make, TC-436).

또, 탄소 함유량은, 시료 분말 100mg을 취해, 탄소 분석 장치[LECO사제, WC-200]를 사용하여, 상기 적외선 흡수를 이용하는 방법으로 측정하였다.Moreover, carbon content took 100 mg of sample powders, and measured by the method using the said infrared absorption using the carbon analyzer (WC-200 by LECO company).

<미세 LaB6 분말><Fine LaB 6 Powder>

(2) 산소 함유량 및 탄소 함유량의 측정(2) Measurement of oxygen content and carbon content

상기 고순도화 처리 LaB6 분말과 동일한 방법으로, 산소 함유량 및 탄소 함유량을 측정하였다.In the same manner as the high purity process LaB 6 powder was measured oxygen content and the carbon content.

<LaB6 분말의 소결체><Sintered body of LaB 6 powder>

(3) 산소 함유량 및 탄소 함유량(3) oxygen content and carbon content

소결체 시료를 파쇄분으로 한 후, 상기 LaB6 분말과 동일하게 하여, 산소 함유량 및 탄소 함유량을 측정하였다.After the sintered compact sample was crushed minutes, in the same manner as in the LaB 6 powder it was measured oxygen content and the carbon content.

(4) 불순물 함유량(4) impurity content

파쇄분이 된 소결체 시료에 대하여, 주사형 전자현미경(SEM)[히타치제작소제, S-4000]으로 관찰하고, 시야 내의 불순물상의 면적비로부터 불순물 함유량을 구하였다. 또한, 1시야의 크기는, 720㎛×940㎛이고, 20시야의 관찰값을 합계하여, 당해 면적비를 구하였다.About the sintered compact sample which became crushed powder, it observed with the scanning electron microscope (SEM) (Hitachi make, S-4000), and calculated | required impurity content from the area ratio of the impurity phase in the visual field. In addition, the size of one field of view was 720 micrometers x 940 micrometers, and the observation value of 20 fields was summed and the said area ratio was calculated | required.

(5) 불순물종의 동정(5) Identification of impurity species

상기 SEM 관찰 시야 내의 불순물상에 대하여, 전자프로브 마이크로 애널라이저(EPMA:Electron probe microanalyser)[니혼전자사제, JXA-8800]를 이용하여 원소분석을 행하였다.Elemental analysis was performed using an electron probe microanalyzer (EPMA: JXA-8800, manufactured by Nihon Electronics Co., Ltd.) for the impurity image in the SEM observation field.

(6) 상대 밀도(6) relative density

시판되는 전자 천칭을 사용하여, 소결체 시료의 공기 중의 중량과 수중의 중량을 측정하고, 얻어진 부력값으로부터 밀도를 계산하는, 이른바 아르키메데스법을 이용하여 밀도를 구하고, 이론 밀도에 대한 밀도비(상대 밀도)를 구하였다.Density is calculated using the so-called Archimedes method, which measures the weight in air and the weight in water of a sintered compact sample using commercially available electronic balance, and calculates the density from the obtained buoyancy value, and the density ratio to the theoretical density (relative density) ) Was obtained.

(7) 질소 원소의 함유량(7) content of nitrogen element

소결체의 질소 함유량은, 시료 분말 50mg을 취해, 산소·질소 동시 분석 장치[LECO사제, TC-436]를 사용하여, 상기 열전도도법에 의해 측정하였다.Nitrogen content of the sintered compact took 50 mg of sample powder, and measured it by the said thermal conductivity method using the oxygen-nitrogen simultaneous analysis apparatus (The product made by LECO, TC-436).

(8) LaB6 소결체의 격자 내로의 질소 원소 고용의 확인(8) Confirmation of nitrogen element solid solution into lattice of LaB 6 sintered body

X선 회절 장치[스펙트리스사제, PANalytical X'Pert PRO]를 사용하여, LaB6의 400면, 410면, 411면, 331면, 420면, 421면의 피크를 이용하여 격자 정수를 산출하고, 이론값과 비교함으로써, LaB6 소결체의 격자 내에 질소 원소가 고용되어 있는 것을 확인하였다.Using an X-ray diffraction apparatus (PANalytical X'Pert PRO, manufactured by Spectris Co., Ltd.), lattice constants were calculated using peaks of 400, 410, 411, 331, 420, and 421 planes of LaB 6 , by comparing the theoretical value, within the lattice of the LaB 6 sintered body was found to have a nitrogen element are employed.

<LaB6 스퍼터막><LaB 6 sputter film>

(9) 진공 UPS법에 의한 일함수의 측정(9) Measurement of work function by vacuum UPS method

자외선 광전자 분광장치[PHI사제, MUL-010HI]를 사용하여, 압력 1.33×10-6Pa로, LaB6 스퍼터막의 일함수를 측정하였다.Using an ultraviolet photoelectron spectrometer (MUL-010HI, manufactured by PHI), the work function of the LaB 6 sputtered film was measured at a pressure of 1.33 × 10 −6 Pa.

(10) 켈빈 프로브법에 의한 일함수의 측정(10) Measurement of work function by Kelvin probe method

켈빈 프로브[KP테크놀로지사제, 주사형 켈빈 프로브 SKP5050]를 사용하여, 대기 중에서, LaB6 스퍼터막의 일함수를 측정하였다.Using a Kelvin probe (Scan Kelvin Probe SKP5050, manufactured by KP Technology), the work function of the LaB 6 sputtered film was measured in air.

(11) 박막 XRD 측정(11) thin film XRD measurement

박막 X선 회절 장치[니혼필립스사제, PW3040/00]를 사용하여, X선 회절 측정을 행하였다. X선원으로서는 CuKα선(파장λ;0.154㎚)을 사용하여, 측정 각도(2θ)를 20~100도로 하였다. 얻어진 결과로부터, 가장 강도가 강한 결정면의 피크에 관하여, 각 스퍼터막마다 피크 강도를 비교하였다.The X-ray diffraction measurement was performed using the thin film X-ray diffraction apparatus (PW3040 / 00 by Nippon-Philips company). As an X-ray source, the measurement angle (2θ) was set to 20 to 100 degrees using CuKα rays (wavelength lambda; 0.154 nm). From the obtained result, the peak intensity was compared for each sputtered film with respect to the peak of the crystal plane with the strongest intensity.

실시예 1Example 1

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

LaB6 시판 분말을 대기 중 700℃로 산화 처리를 행하고, 이어서 6mol/dm3 염산 중에서 60℃로 산처리를 행하였다. 산처리 후의 분말을 이온 교환수로, 여과액의 pH가 6 이상, 염소 이온 농도가 1mg/dm3 이하가 될 때까지 세정하고, 110℃로 진공 건조하였다. 얻어진 LaB6 분말은, 불순물에 기초하는 산소 함유량이 0.38질량%, 탄소 함유량이 0.006질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 분말의 평균 입경은, 1.5㎛이었다.The LaB 6 commercial powder was subjected to oxidation treatment at 700 ° C. in air, followed by acid treatment at 60 ° C. in 6 mol / dm 3 hydrochloric acid. The powder after acid treatment was washed with ion-exchanged water until the pH of the filtrate became 6 or more and the chlorine ion concentration became 1 mg / dm 3 or less, and vacuum dried at 110 ° C. Obtained LaB 6 powder had an oxygen content of 0.38 mass% and a carbon content of 0.006 mass% based on impurities. Moreover, the average particle diameter of the obtained LaB 6 powder was 1.5 micrometers.

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 40MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 92.4%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.44질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 이외의 불순물 함유량은 0.006체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.011질량%, 산소 함유량으로 0.21질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1578Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The LaB 6 powder subjected to the high purity treatment in (1) was sintered at 1950 ° C. at 40 MPa for 2 hours in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 92.4%, and nitrogen content was 0.44 mass%, and impurity content other than nitrogen comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.006 volume%. The impurity content was 0.21 mass% in carbon content and 0.011 mass%. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1578Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 2.5배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는 켈빈 프로브법에서는 3.6eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen, and compared with the case where a LaB 6 sintered compact in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved is used for the target, the peak intensity by thin film XRD measurement was about 2.5. The crystallinity was high. The work function was 3.6 eV in the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 2Example 2

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 30MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 91.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.42질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 이외의 불순물 함유량은 0.008체적%이며, 그 불순물 함유량은 탄소 함유량으로 0.015질량%, 산소 함유량으로 0.25질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1576Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The powder subjected to the high purity treatment in the above (1) was sintered at 1950 ° C. at a press pressure of 30 MPa for 2 hours in a nitrogen gas with a hot press device. The obtained sintered compact has a relative density of 91.5%, the nitrogen content is 0.42 mass%, the impurity content other than nitrogen which consists of amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum boron composite oxide is 0.008 volume%, and the impurity content is carbon content It was 0.25 mass% in 0.015 mass% and oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1576Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 2.0배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.6eV, 진공 UPS법에서는 2.6eV이며, 비교예 1과 비교하여 작은 값을 가지고 있었다.By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen, and compared with the case where a LaB 6 sintered compact in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved is used for the target, the peak intensity by thin film XRD measurement was about 2.0. The crystallinity was high. The work function was 3.6 eV in the Kelvin probe method and 2.6 eV in the vacuum UPS method, and had a smaller value in comparison with Comparative Example 1.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 3Example 3

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 40MPa로 3시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 91.7%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.99질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.005체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.018질량%, 산소 함유량으로 0.18질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1581Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The LaB 6 powder subjected to the high purity treatment in (1) was sintered at 1950 ° C. at 40 MPa for 3 hours in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 91.7%, and nitrogen content was 0.99 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.005 volume%. The impurity content was 0.018 mass% in carbon content, and 0.18 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1581Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 1.7배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.7eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen and has a peak intensity of about 1.7 by thin film XRD as compared with the case where the target uses a LaB 6 sintered compact in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved in the target. The crystallinity was high. The work function was 3.7 eV in the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다. Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 4Example 4

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 40MPa로 6시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 89.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 2.9질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 이외의 불순물 함유량은 0.01체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.038질량%, 산소 함유량으로 0.17질량%이었다.The powder subjected to the high purity treatment in the above (1) was sintered for 6 hours at 1950 ° C. and a press pressure of 40 MPa in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 89.5%, and nitrogen element content was 2.9 mass%, and impurity content other than nitrogen comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum boron composite oxide was 0.01 volume%. The impurity content was 0.038 mass% in carbon content, and 0.17 mass% in oxygen content.

또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1736Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1736Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 1.5배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.7eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen, and the peak intensity by thin film XRD measurement is about 1.5, compared with the case where the target uses a LaB 6 sintered compact in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved in the target. The crystallinity was high. The work function was 3.7 eV in the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 5Example 5

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1800℃, 프레스압 40MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 90.8%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.28질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 이외의 불순물 함유량은 0.005체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.013질량%, 산소 함유량으로 0.27질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1574Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The LaB 6 powder subjected to the high purity treatment in (1) was sintered at 1800 ° C. at 40 MPa for 2 hours in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 90.8%, and nitrogen element content was 0.28 mass%, and impurity content other than nitrogen comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.005 volume%. The impurity content was 0.23 mass% in carbon content and 0.013 mass%. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1574Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 6.7Pa로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 2.0배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.6eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in the above (2), by using the magnetron sputtering apparatus was performed in an Ar gas, the sputtering film formation pressure to 6.7Pa. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen elements, and compared with the case where a LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved is used for the target, the peak intensity by thin film XRD measurement is weak. 2.0 times, crystallinity was high. The work function was 3.6 eV in the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 6Example 6

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1800℃, 프레스압 30MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 89.6%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.15질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.009체적%이었다. 그 불순물 함유량은 탄소 함유량으로 0.015질량%, 산소 함유량으로 0.28질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1573Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The highly purified LaB 6 powder in (1) was sintered for 2 hours at 1800 ° C. and a press pressure of 30 MPa in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 89.6%, and nitrogen content was 0.15 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.009 volume%. The impurity content was 0.25 mass% in carbon content and 0.015 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1573Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 6.7Pa로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 1.5배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.7eV, 진공 UPS법에서는 3.0eV이며, 비교예 1과 비교하여 작은 값을 가지고 있었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in the above (2), by using the magnetron sputtering apparatus was performed in an Ar gas, the sputtering film formation pressure to 6.7Pa. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen elements, and compared with the case where a LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved is used for the target, the peak intensity by thin film XRD measurement is weak. 1.5 times, crystallinity was high. The work function was 3.7 eV in the Kelvin probe method and 3.0 eV in the vacuum UPS method, and had a small value as compared with Comparative Example 1.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 7Example 7

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리하여 얻어진 평균 입경 1.5㎛의 LaB6 분말에, LaB6 미립자(평균 입경:100㎚, 산소 함유량 0.7질량%, 탄소 함유량 0.1질량%)를 5질량% 첨가하고, 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1800℃, 프레스압 30MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 94.3%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.33질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.007체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.024질량%, 산소 함유량으로 0.20질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1576Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.5 mass% of LaB 6 microparticles (average particle diameter: 100 nm, oxygen content 0.7 mass%, carbon content 0.1 mass%) is added to LaB 6 powder of the average particle diameter 1.5 micrometers obtained by the high-purity treatment in said (1), and hot It sintered at 1800 degreeC and press pressure of 30 Mpa in nitrogen gas by the press apparatus for 2 hours. The obtained sintered compact had a relative density of 94.3%, and nitrogen element content was 0.33 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum boron composite oxide was 0.007 volume%. The impurity content was 0.024 mass% in carbon content, and 0.20 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1576Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 피크 강도가 약 2.6배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는 켈빈 프로브법에 의한 평가에서는 3.5eV이었다.By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen elements, and compared with the case where a LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved is used for the target, the peak intensity by thin film XRD measurement is weak. 2.6 times, crystallinity was high. In addition, the work function was 3.5 eV in the evaluation by the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

실시예 8Example 8

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리하여 얻어진 평균 입경 1.5㎛의 LaB6 분말에, 실시예 7과 동일한 LaB6 미립자를 5질량% 첨가하고, 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 30MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 96.1%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.40질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.011체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.031질량%, 산소 함유량으로 0.15질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1577Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다. 5 mass% of LaB 6 microparticles similar to Example 7 were added to the LaB 6 powder of the average particle diameter 1.5 micrometers obtained by carrying out the high-purity treatment in said (1), and it is 1950 degreeC in nitrogen gas by the hot press apparatus, and press pressure is 30 Mpa. Sintered for 2 hours. The obtained sintered compact had a relative density of 96.1%, and the nitrogen content was 0.40 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum boron composite oxide was 0.011 volume%. The impurity content was 0.031 mass% in oxygen content, and 0.15 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1577Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 후술하는 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정의 피크 강도가 약 2.8배로, 결정성이 높았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.45eV, 진공 UPS법에서는 2.4eV이며, 비교예 1과 비교하여 작은 값을 가지고 있었다.By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen elements, and compared with the case where the target uses a LaB 6 sintered compact in which the nitrogen element of Comparative Example 1 described later is not dissolved in the target, the peak intensity of the thin film XRD measurement is about 2.8. The crystallinity was high. The work function was 3.45 eV in the Kelvin probe method and 2.4 eV in the vacuum UPS method, and had a smaller value in comparison with Comparative Example 1.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

비교예 1Comparative Example 1

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 아르곤 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 40MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 89.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.006질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.005체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.015질량%, 산소 함유량으로 0.31질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1567Å이며, 이론값과 거의 다르지 않았다. 이것에 의해, 질소 원소는 LaB6 소결체의 격자 내에는 거의 고용되어 있지 않는 것이 확인되었다.The LaB 6 powder subjected to the high purity treatment in (1) was sintered in an argon gas at 1950 ° C. and a press pressure of 40 MPa for 2 hours using a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 89.5%, and nitrogen content was 0.006 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.005 volume%. The impurity content was 0.35 mass% in carbon content and 0.015 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1567Å, it was hardly different from the theoretical value. This confirmed that the nitrogen element was hardly dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 실시예 1의 질소 원소가 고용시킨 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 LaB6의 피크 강도는 40% 정도로, 결정성이 낮았다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.9eV, 진공 UPS법에서는 3.7eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than the nitrogen element, and compared with the case where the solid-state LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Example 1 was used was used as the target, the peak intensity of LaB 6 by the thin film XRD measurement was 40%. To that extent, the crystallinity was low. The work function was 3.9 eV in the Kelvin probe method and 3.7 eV in the vacuum UPS method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

비교예 2Comparative Example 2

(1) LaB6 시판 분말을 이용한 LaB6 소결체의 제조(1) Preparation of LaB 6 LaB 6 sintered body using a commercially available powder

LaB6 시판 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 40MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 91.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.45질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.9체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.3질량%, 산소 함유량으로 1.8질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1576Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다. The LaB 6 commercial powder was sintered at 1950 ° C. at 40 MPa for 2 hours in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 91.5%, and nitrogen content was 0.45 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.9 volume%. The impurity content was 0.3 mass% in carbon content and 1.8 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1576Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(2) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(2) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (1)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 6.7Pa로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은, 고순도화 처리 후에 질소 가스 중에서 소결하여 이루어지는 실시예 1의 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 LaB6의 피크 강도는 동등한 값을 가지고 있었지만, LaB6의 결정 구조 이외의 결정 구조를 가지는 불순물이 다량으로 포함되어 있었다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 3.8eV, 진공 UPS법에서는 3.2eV이었다.By targeting the LaB 6 sintered body obtained in the above (1), by using the magnetron sputtering apparatus was performed in an Ar gas, the sputtering film formation pressure to 6.7Pa. Obtained LaB 6 film, as compared with the case highly purified and sintered in a nitrogen gas after the process using a target of LaB 6 sintered body of Example 1 is made, the peak intensity of the LaB 6 by the thin film XRD measurement, but has the same value, LaB 6 A large amount of impurities having a crystal structure other than the crystal structure were contained. The work function was 3.8 eV in the Kelvin probe method and 3.2 eV in the vacuum UPS method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

비교예 3Comparative Example 3

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1800℃, 프레스압 20MPa로 2시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 86.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 0.10질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.08체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.020질량%, 산소 함유량으로 0.33질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1571Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 소량이지만 고용되어 있는 것이 확인되었다.The highly purified LaB 6 powder in (1) was sintered for 2 hours at 1800 ° C. and a press pressure of 20 MPa in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 86.5%, and nitrogen content was 0.10 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.08 volume%. The impurity content was 0.020 mass% in carbon content, and 0.33 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1571Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that a small amount of nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 실시예 1의 질소 원소를 적절한 범위 내에서 고용시킨 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 의한 LaB6의 피크 강도는 20% 정도로 결정성이 낮은 막이었다. 또, 일함수는, 켈빈 프로브법에서는 4.8eV, 진공 UPS법에서는 4.2eV이었다.By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than the nitrogen element, and compared with the case where the target was a LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Example 1 was dissolved in an appropriate range, the peak of LaB 6 was measured by thin film XRD. The film had a low crystallinity of about 20%. The work function was 4.8 eV in the Kelvin probe method and 4.2 eV in the vacuum UPS method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

비교예 4Comparative Example 4

(1) LaB6 시판 분말의 고순도화 처리(1) High Purification Treatment of LaB 6 Commercially Available Powder

실시예 1(1)과 동일하다.It is the same as Example 1 (1).

(2) LaB6 소결체의 제조(2) Preparation of LaB 6 Sintered Body

상기 (1)에서 고순도화 처리한 LaB6 분말을 핫프레스 장치로 질소 가스 중에서, 1950℃, 프레스압 20MPa로 6시간 소결하였다. 얻어진 소결체는, 87.5%의 상대 밀도를 가지고, 질소 원소 함유량이 3.5질량%, 비정질 붕소 탄화물과 비정질 란탄-붕소 복합 산화물로 구성된 질소 원소 이외의 불순물 함유량은 0.2체적%이었다. 그 불순물 함유량은, 탄소 함유량으로 0.042질량%, 산소 함유량으로 0.11질량%이었다. 또, 얻어진 LaB6 소결체의 격자 정수는 4.1759Å이며, 이론값과 비교하여 격자 정수가 커져 있었다. 이것에 의해, 질소 원소가 LaB6 소결체의 격자 내에 고용되어 있는 것이 확인되었다.The highly purified LaB 6 powder in (1) was sintered for 6 hours at 1950 ° C. and a press pressure of 20 MPa in a nitrogen gas with a hot press. The obtained sintered compact had a relative density of 87.5%, and nitrogen content was 3.5 mass%, and impurity content other than the nitrogen element comprised from amorphous boron carbide and an amorphous lanthanum-boron composite oxide was 0.2 volume%. The impurity content was 0.042 mass% in oxygen content, and 0.11 mass% in oxygen content. In addition, the lattice constant of the obtained sintered body is LaB 6 4.1759Å, was compared to the theoretical value increases the lattice constant. This confirmed that the nitrogen element was dissolved in the lattice of the LaB 6 sintered compact.

(3) LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터링 제막(3) Sputtering film forming which targets LaB 6 sintered compact

상기 (2)에서 얻어진 LaB6 소결체를 타깃으로 하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여, Ar 가스 중에서, 압력 0.5Pa, 온도 20℃로 스퍼터링 제막을 행하였다. 얻어진 LaB6막은 질소 원소 이외의 불순물이 거의 함유되어 있지 않고, 비교예 1의 LaB6 소결체를 타깃에 이용한 경우와 비교하여, 박막 XRD 측정에 있어서 LaB6의 피크 강도는 90% 정도로 결정성이 낮은 막이었다. 또, 일함수는 켈빈 프로브법에서는 4.0eV이었다. By targeting the LaB 6 sintered body obtained in (2) above, in using a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was subjected to the sputtering film forming pressure to 0.5Pa, temperature 20 ℃. The obtained LaB 6 film contains almost no impurities other than nitrogen elements, and compared with the case where the LaB 6 sintered compact of Comparative Example 1 was used as a target, the peak intensity of LaB 6 in the thin film XRD measurement was about 90% lower in crystallinity. It was. The work function was 4.0 eV in the Kelvin probe method.

처리 조건 및 결과를 제1 표에 나타낸다.Treatment conditions and results are shown in the first table.

Figure pct00001
Figure pct00001

[주(注)][State]

(1) 실시예 1 내지 실시예 8, 비교예 1 및 비교예 3은, 소결체의 원료로서, LaB6 시판 분말을 고순도화 처리하여 이루어지는, 불순물에 기초하는 산소 함유량이 0.38질량%, 탄소 함유량이 0.006질량%, 평균 입경 1.5㎛인 것을 사용하였다.(1) In Examples 1 to 8, Comparative Example 1 and Comparative Example 3, the oxygen content based on the impurity, which is obtained by subjecting LaB 6 commercially available powder to high purity treatment as a raw material of the sintered body, is 0.38% by mass and the carbon content is The thing of 0.006 mass% and an average particle diameter of 1.5 micrometers was used.

실시예 7, 8에서는, 추가로 LaB6 미립자로서, 산소 함유량이 0.7질량%, 탄소 함유량이 0.1질량%, 평균 입경 100㎚인 것을 사용하였다.Embodiments 7,8, was used as a further LaB 6 fine particles, an oxygen content of 0.7% by weight, a carbon content of 0.1% by mass, the average particle diameter 100㎚.

(2) 비교예 2는, 소결체의 원료로서, LaB6 시판 분말을 그대로 사용하였다. *1은, 실시예 1의 스퍼터막과 동등한 피크 강도를 가지고 있지만, 박막 XRD 측정에 있어서 LaB6 결정 구조 이외의 결정 구조를 가지는 불순물이 다량으로 포함되어 있었던 것을 가리킨다.(2) In Comparative Example 2, commercially available LaB 6 powder was used as a raw material of the sintered compact. * 1 has a peak intensity equivalent to that of the sputtered film of Example 1, but indicates that a large amount of impurities having a crystal structure other than the LaB 6 crystal structure were contained in the thin film XRD measurement.

제1 표로부터 분명하게 나타나는 바와 같이, 실시예 1 내지 8의 LaB6 소결체는 모두, 질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하의 범위 내에 있으며, 또한 질소 원소 이외의 불순물 함유량이 0.3체적% 미만이고, 상대 밀도가 88%보다 높다. 또, 실시예 1 내지 8의 스퍼터막은, 비교예 1의 질소 원소가 고용되어 있지 않은 LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터막에 비해, 박막 XRD 측정에 있어서의 피크 강도비가 약 1.5배 이상 약 2.5배 이하로 결정성이 높고, 또한 켈빈 프로브법에 의한 일함수가 0.2~0.45eV나 낮다. 또한, 실시예 2, 6, 8 및 비교예 1 내지 3으로부터 분명하게 나타나는 바와 같이, 켈빈 프로브법에 의해 측정된 일함수의 순위와 진공 UPS법에 의해 측정된 일함수의 순위는 동일하다. 이 점에서, 실시예 1 내지 8의 스퍼터막의 진공 UPS법에 의한 일함수도, 비교예 1의 스퍼터막보다 낮을 것으로 예측된다.As is apparent from the first table, all of the LaB 6 sintered bodies of Examples 1 to 8 had nitrogen element content in the range of 0.1 mass% or more and 3 mass% or less, and impurity content other than nitrogen element contained 0.3 volume%. It is less than and relative density is higher than 88%. In addition, the sputtering films of Examples 1 to 8 had a peak intensity ratio in the thin film XRD of about 1.5 times to about 2.5 times as compared to the sputtering film targeted to the LaB 6 sintered body in which the nitrogen element of Comparative Example 1 was not dissolved. The crystallinity is high below and the work function by the Kelvin probe method is 0.2 to 0.45 eV. In addition, as apparent from Examples 2, 6, 8 and Comparative Examples 1 to 3, the rank of the work function measured by the Kelvin probe method and the rank of the work function measured by the vacuum UPS method are the same. In this respect, it is expected that the work function of the sputtered films of Examples 1 to 8 by the vacuum UPS method is also lower than that of the comparative example 1.

이에 대하여, 비교예 1의 LaB6 소결체는, 아르곤 가스 중에서 소결하고 있기 때문에, 질소 원소가 고용되어 있지 않다. 또, 비교예 1의 스퍼터막은, 피크 강도비가 실시예 1의 스퍼터막의 약 40%로 결정성이 낮고, 켈빈 프로브법 및 진공 UPS법에 의한 일함수가 높다. 비교예 2는, LaB6 시판 분말을 그대로 사용하고 있기 때문에, 얻어진 LaB6 소결체는, 질소 원소 이외의 불순물 함유량이 0.9체적%로 높고, 당해 LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터막 중에도, LaB6 이외의 불순물이 많이 포함되어 있으며, 켈빈 프로브법 및 진공 UPS법에 의한 일함수도 높다. 비교예 3은, 소결 압력이 20MPa로 낮기 때문에, 얻어진 LaB6 소결체는, 상대 밀도가 86.5%로 낮고, 켈빈 프로브법 및 진공 UPS법에 의한 일함수도 높다. 비교예 4는, 질소 원소 함유량이 3.5질량%로 높기 때문에, 당해 LaB6 소결체를 타깃으로 하는 스퍼터막은, 피크 강도비가 비교예 1의 스퍼터막의 약 90%로 결정성이 낮고, 켈빈 프로브법에 의한 일함수도 높다.In contrast, since the LaB 6 sintered compact of Comparative Example 1 is sintered in argon gas, no nitrogen element is dissolved. The sputtering film of Comparative Example 1 had a low peak crystallinity of about 40% of the sputtering film of Example 1, low crystallinity, and high work function by the Kelvin probe method and the vacuum UPS method. Comparative Example 2, except LaB Since accept the 6 commercially available powder, obtained LaB 6, the sintered body is high as 0.9% by volume content of impurities other than the nitrogen atom, during the sputter film that target the art LaB 6 sintered body, LaB 6 It contains a lot of impurities, and the work function by Kelvin probe method and vacuum UPS method is high. In Comparative Example 3, since the sintering pressure was low at 20 MPa, the obtained LaB 6 sintered body had a low relative density of 86.5% and a work function by the Kelvin probe method and the vacuum UPS method. Comparative Example 4, because of its high as 3.5% by weight of nitrogen element content, a low crystallinity as a sputtering film, about 90% of a sputtering film of Comparative peak intensity ratio in Example 1 to target the art LaB 6 sintered according to the Kelvin probe method The work function is also high.

실시예 7, 8에서는, 평균 입경이 다른 2종류의 입자(LaB6 입자와 LaB6 미립자)를 사용하고 있다. 이 때문에, 실시예 7, 8에서는 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 비해, LaB6 소결체의 상대 밀도(94.3% 및 96.1%)가 높다. 또, 실시예 7, 8에서는 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 비해, LaB6 스퍼터막의 피크 강도비(2.6배 및 2.8배)가 높아 결정성이 높고, 또한, 켈빈 프로브법에 의한 일함수(3.5 및 3.45eV)가 낮다. 또한, 실시예 8의 진공 UPS법에 의한 일함수는 2.4eV이며, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4 중에서 최저이다.In Examples 7, 8, two kinds of particles (LaB 6 particles and LaB 6 fine particles) having different average particle diameters are used. Therefore, Examples 7 and 8 are higher in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 than the relative density (94.3% and 96.1%) of the LaB 6, the sintered body. In Examples 7 and 8, compared with Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4, the peak intensity ratio (2.6 and 2.8 times) of the LaB 6 sputtered film was high, so that the crystallinity was high, and the Kelvin probe method was used. Low work function (3.5 and 3.45 eV). In addition, the work function by the vacuum UPS method of Example 8 is 2.4 eV, and is the lowest among Examples 1-8 and Comparative Examples 1-4.

또한, 실시예 1의 LaB6 소결체의 SEM 사진을 도 1에 나타내고, 상대 밀도가 가장 낮은 비교예 3의 LaB6 소결체의 SEM 사진을 도 2에 나타낸다.In addition, Example 1 of the SEM photograph of the sintered LaB 6 also shows a first, Figure 2 shows a SEM picture of the relative density of the sintered LaB 6, the lowest in Comparative Example 3.

상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4의 LaB6 소결체의 원소 분석 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, La, C, O 및 B는 상기 EPMA 분석에 의한 값을 나타내지만, N에 대해서는 상기 열전도도법에 의해 측정한 결과에 의한 값이다. 표 2로부터 분명하게 나타나는 바와 같이, 불순물은, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성되어 있었다.Table 2 shows the results of elemental analysis of the LaB 6 sintered bodies of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4. In addition, although La, C, O, and B show the value by the said EPMA analysis, about N, it is a value by the result measured by the said thermal conductivity method. As is apparent from Table 2, the impurity was composed of carbon alone and / or at least two elements selected from La, C, O and B.

Figure pct00002
Figure pct00002

본 발명의 LaB6 소결체는, 고순도이고 치밀하며, 결정성이 우수하고 또한 일함수가 양호한 LaB6 박막 제조용의 스퍼터링 타깃용 등으로서 적합하다.The LaB 6 sintered body of the present invention is suitable as a sputtering target for producing a LaB 6 thin film having high purity, compactness, excellent crystallinity and good work function.

Claims (10)

질소 원소 함유량이 0.1질량% 이상 3질량% 이하이고, 탄소 단체, 및/혹은 La, C, O 및 B 중에서 선택되는 적어도 2종의 원소로 구성된 불순물의 함유량이 0.3체적% 이하로서, 소결체의 상대 밀도가 88% 이상인 것을 특징으로 하는 6붕화란탄 소결체.Nitrogen element content is 0.1 mass% or more and 3 mass% or less, and the content of the impurity comprised from carbon single-piece | unit and / or at least 2 sort (s) of element chosen from La, C, O, and B is 0.3 volume% or less, and it is relative of a sintered compact. A lanthanum tetraborate sintered compact whose density is 88% or more. 제1항에 있어서,
탄소 함유량이 0.1질량% 미만이고, 또한 산소 함유량이 1.0질량% 미만인 6붕화란탄 소결체.
The method of claim 1,
The lanthanum tetraborate sintered compact whose carbon content is less than 0.1 mass% and whose oxygen content is less than 1.0 mass%.
제1항 또는 제2항에 있어서,
격자 정수가 4.1570Å 이상 4.1750Å 이하인 6붕화란탄 소결체.
The method according to claim 1 or 2,
A lanthanum tetraborate sintered compact having a lattice constant of 4.1570 Pa or more and 4.1750 Pa or less.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 6붕화란탄 소결체를 이용한 것을 특징으로 하는 타깃.The lanthanum-hexaboride sintered compact as described in any one of Claims 1-3 was used. The target characterized by the above-mentioned. 제4항에 기재된 타깃을 스퍼터링함으로써 제막(製膜)된, 자외선 광전자 분광법에 의한 일함수가 3.1eV 이하인 6붕화란탄막.The lanthanum hexaboride film whose work function by ultraviolet photoelectron spectroscopy which formed into a film by sputtering the target of Claim 4 is 3.1 eV or less. (a) 6붕화란탄 분말을, 대기 중에서 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도로 가열 처리하는 공정, (b) 상기 (a) 공정에서 얻어진 6붕화란탄 분말의 가열 처리물을 산처리하는 공정, 및 (c) 상기 (b) 공정에서 얻어진 6붕화란탄 분말의 산처리물을, 질소 가스 분위기 하에 있어서, 온도 1800℃ 이상, 압력 30MPa 이상의 조건으로 소결하는 공정을 포함하고, 또한 상기 (b) 공정에 있어서, 얻어지는 6붕화란탄 분말의 산처리물 중의 산소 함유량을 1.0질량% 미만으로, 또한 탄소 함유량을 0.1질량% 미만으로 조정하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 6붕화란탄 소결체의 제조 방법.(a) heat-treating the lanthanum hexaboride powder at a temperature of 600 ° C. or higher and 800 ° C. or lower in the air; (b) acid treating the heat treated product of lanthanum hexaborate powder obtained in step (a); and (c) a step of sintering the acid treated product of the lanthanum hexaboride powder obtained in the step (b) under a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 1800 ° C. or higher and a pressure of 30 MPa or higher, and further comprising the step (b). WHEREIN: The oxygen content in the acid treated material of the lanthanum hexaboride powder obtained is adjusted to less than 1.0 mass%, and carbon content is adjusted to less than 0.1 mass%, The 6th term | claim of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Method for producing lanthanum boride sintered body. 제6항에 있어서,
상기 (b) 공정 후의 6붕화란탄 분말의 산처리물은, 평균 입경이 1㎛ 이상 5㎛ 이하이고,
상기 (b) 공정과 (c) 공정 사이에, 추가로 (b') 공정으로서, 상기 산처리물을, 평균 입경이 50㎚ 이상 500㎚ 이하의 미세 6붕화란탄 분말과 혼합하여 혼합 분말을 얻는 공정을 가지고 있으며,
상기 (c) 공정에 있어서, 상기 혼합 분말을 상기 조건으로 소결하는 6붕화란탄 소결체의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The acid treated material of the lanthanum hexaboride powder after the step (b) has an average particle diameter of 1 µm or more and 5 µm or less,
Between the steps (b) and (c), as the step (b '), the acid treated product is mixed with fine lanthanum hexaboride powder having an average particle diameter of 50 nm or more and 500 nm or less to obtain a mixed powder. Has a process,
The said (c) process WHEREIN: The manufacturing method of the lanthanum 6 boron sintered compact which sinters the said mixed powder on the said conditions.
제7항에 있어서,
상기 (b') 공정에 있어서, 상기 산처리물의 질량 MN과 상기 미세 6붕화란탄 분말의 질량 MS를, 질량비(MN/MS)가 97/3 내지 70/30의 비율로 혼합하는 6붕화란탄 소결체의 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
In the step (b '), the mass M N of the acid treated product and the mass M S of the fine lanthanum hexaboride powder are mixed at a ratio of 97/3 to 70/30 by mass ratio (M N / M S ). The manufacturing method of a lanthanum 6 boride sintered compact.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 미세 6붕화란탄 분말이, 란탄 함유 화합물과 붕소 함유 화합물을, 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 하에서, 1200℃ 이상 1500℃ 이하의 온도로 열환원 처리한 후, 얻어진 생성물 중의 불순물을 저감시키는 처리를 실시한 것인 6붕화란탄 소결체의 제조 방법.
9. The method according to claim 7 or 8,
The fine lanthanum hexafluoride powder is subjected to a treatment for reducing impurities in the obtained product after the heat reduction treatment of the lanthanum-containing compound and the boron-containing compound at a temperature of 1200 ° C or more and 1500 ° C or less in a vacuum or an inert gas atmosphere. The manufacturing method of a lanthanum 6 boron sintered compact.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
6붕화란탄 소결체가 타깃용의 소결체인 6붕화란탄 소결체의 제조 방법.
10. The method according to any one of claims 7 to 9,
The manufacturing method of the lanthanum 6 boron sintered compact whose lanthanum hexasulfide sintered compact is a sintered compact for targets.
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